후성유전학개론

후성유전학은 DNA 에 어떤 물리적인 변형이 없이 유전될 수 있는 생물학적인 기본 분자 기전이며 맨델이 제안한 고전 유전학으로 설명할 수 없는 다양한 현상을 이해하고 예측할 수 있는 학문으로 20세 후반에 태동한 학문체계입니다. 대부분의 현대생물학과 의학에 관련된 다양한 현상 및 질병을 설명할 수 있는 매우 강력한 이론임에도 불구하고 전세계 어디에도 후성유전학을 개론 수준으로 가르킬 수 있는 교재가 존재하지 않습니다. 이를 타계하기 위해서 일정 수준 이상의 대학생들을 대상으로 체계적으로 이를 가르킬 수 있는 후성유전학 개론을 출간하였습니다. 13개의 chapter로 구성된 후성유전학 개론은 후성유전학의 개념을 이해할 수 있도록 개요를 설명한 후, 후성유전학 분야에서 많이 다루고 있는 모델 생물체에서 특히 중요하게 발견된 사실과 분자 기전을 설명하고 후성유전학적인 분자 기전의 핵심인 히스톤 코드와 그 매개 단백질들 그리고 이들에 의해서 조절되는 핵심 작용인 mRNA 전사에 대해서 설명하게 구성하였습니다. 모든 교수님들이 한 학기 분량으로 충분히 강의할 수 있도록 내용을 구성하였으며, 각 chapter 말미에는 해당 chapter 에서 얻은 지식을 테스트해 볼 수 있는 연습 문제를 포함하고 있습니다. 또한 교수님들을 위해 별도의 강의자료(PPT)도 제공하고 있습니다.

CHAPTER 01 Overview about Epigenetics(후성유전학의 개요) 1 1.1 Centromere(중심절) 이야기… …… 1 1.2 Epigenetics(후성유전학)의 정의… 3 1.3 후성유전적 정보가 유전될까? Agouti(아구티) 생쥐 모델 … …… 5 1.4 Epigenetics의 구성과 그 가설……… 7 1.5 Position Effect Variegation(위치효과얼룩, PEV): 후성유전학적 분자 기전………… 11 1.6 Epigenetics(후성유전학)의 연구 방법… ……… 16 1.7 Epigenetics(후성유전학)에 의한 진핵세포의 유전자(Gene) 발현 조절… 20 1.8 Pervasive Tran--scription(구석구석 만연한 전사)… ……… 23 CHAPTER 02 Epigenetics in Saccharomyces cerevisiae(출아효모의 후성유전학) 31 2.1 Budding Yeast(출아효모)의 생활사…………… 31 2.2 Budding Yeast의 Heterochromatin(이질염색질): Mating Type Locus(교배형좌)… ………… 32 2.3 Mating Type Locus(교배형좌) 구조… ……… 35 2.4 Sir2(Silencing Information Regulator 2) 단백질… …… 36 2.5 Gene Silencing에 대한 돌연변이체를 이용한 스크린: SPT Phenotype(표현형)… … 37 2.6 SGA(Synthetic Genetic Array) 39 CHAPTER 03 Epigenetics in Schizosaccharomyces pombe(분열효모의 후성유전학) 45 3.1 Fission Yeast의 생활사… ……… 45 3.2 Centromere(중심절)에서의 Heterochromatin(이질염색질)… ………… 46 3.3 Centromere(중심절)의 otr[Outer repeat(외부반복)]에서의 RNA 전사(Tran--scription)에 의한 Heterochromatin의 형성… … 48 3.4 RNAi에 의한 Heterochromatin의 형성: cis?PTGS 분자 기전… ……… 49 3.5 RNAi에 의한 Heterochromatin의 퍼짐(Spreading)과 성립… ………… 53 3.6 Fission Yeast(분열효모)에서의 Facultative heterochromatin(임의적 이질염색질) 56 CHAPTER 04 Epigenetics in Fruit Fly(초파리의 후성유전학) 63 4.1 PEV(Position Effect Variegation)… ……… 63 4.2 초파리 침샘에 존재하는 Polytene chromosome(다사염색체) 염색법…… 65 4.3 Trithorax(트라이토락스) group(trxG) 단백질들… ………… 67 4.4 PcG[Polycomb(폴리콤)]………… 68 4.5 RNA에 의한 유전자(Gene) 발현 억제: Piwi 경로… ………… 72 4.6 초파리의 Sex Chromosome(성염색체): Dosage Compensation(유전자량 보정)… 76 CHAPTER 05 Epigenetics in Mammals(포유류의 후성유전학) 85 5.1 DNA Methylation(DNA 메틸화)의 개관……… 85 5.2 DNA Demethylation(DNA 탈메틸화) … …… 91 5.3 Long Non-Coding RNA(긴 비번역 RNA) … 96 5.4 Chromatin insulator(염색질 절연체)… ……… 99 5.5 TAD[Topologically Associating Domain, 위상학적으로 결부된 Domain(도메인)] 105 5.6 고등 진핵세포의 핵심 유전자(Gene) 조절자: Enhancer(인헨서)… ……… 109 5.7 Super-Enhancer(초인헨서)… … 112 CHAPTER 06 Mono-allelic Expression(단일 대립유전자의 발현): Genomic Imprinting(유전체 각인)과 X Inactivation(X 염색체 불활성화) 119 6.1 Genomic Imprinting(유전체 각인)… ………… 120 6.2 X inactivation(X 염색체 불활성화)… ………… 126 CHAPTER 07 RNA-directed DNA Methylation(RdDM) in Plant(식물의 RNA를 매개로 하는 DNA 메틸화) 143 7.1 RNA에 의해서 야기되는 DNA Methylation(DNA 메틸화)…… 143 7.2 식물에서의 DNA Methylation(DNA 메틸화)… 144 7.3 RdDM의 분자 기전… 146 7.4 RdDM의 핵심 기구들… …………… 151 7.5 Pol IV와 Pol V는 어떻게 Chromatin(염색질)으로 특이적으로 표적될까요? …………… 153 7.6 RdDM에 의한 DNA Methylation의 퍼짐…… 154 7.7 RdDM의 생물학적인 기능… ……… 155 7.8 Paramutation(의사돌연변이)…… 156 CHAPTER 08 Histone Variant and Epigenetics(히스톤 변이체와 후성유전학) 165 8.1 Histone Variant H2A.Z(Htz1/Pht1)… …… 167 8.2 Histone Variant(히스톤 변이체) H2AX… …… 170 8.3 Histone Variant(히스톤 변이체) MacroH2A… …………… 173 8.4 Histone(히스톤) H3 Variant(변이체) H3.1과 H3.3… …… 174 8.5 Histone H3.3의 돌연변이: Oncohistone…… 176 8.6 Histone(히스톤) H3 Variant(변이체) CENP-A… ………… 178 CHAPTER 09 Histone Ubiquitylation(히스톤 유비퀴틴화) 189 9.1 Histone H2B Mono-Ubiquitylation(H2BUb1) … ……… 190 9.2 가역적인 Histone Ubiquitylation(히스톤 유비퀴틴화): Deubiquitylating enzyme[DUB(탈유비퀴틴화 효소)]과 Proteasome(프로테오좀) 194 9.3 H2A Mono-Ubiquitylation(H2AUb1)……… 196 CHAPTER 10 Histone Acetylation/Deacetylation(히스톤 아세틸화/탈아세틸화) 203 10.1 Histone Acetyltransferase의 발견… ……… 203 10.2 Histone Acetyltransferase에 대한 개관…… 205 10.3 SAGA(Spt-Ada-Gcn5 acetyltransferase) 복합체: 최초의 Histone Acetyltransferase(히스톤 아세틸화 효소) 복합체…… 208 10.4 NuA4 복합체: Histone(히스톤) H4 Acetyltransferase(아세틸화 효소) 215 10.5 p300/CBP: 고등 진핵 생물의 대표적 Histone Acetyltransferase(히스톤 아세틸화 효소)……… 218 10.6 Bromodomain(브로모도메인): 최초의 Histone Code(히스톤 코드) 인지 Domain(도메인)… …… 220 10.7 Histone Deacetylase[HDAC(탈아세틸화 효소)]… ……… 223 CHAPTER 11 Histone Methylation/Demethylation(히스톤 메틸화/탈메틸화) 235 11.1 Histone Methylation(히스톤 메틸화)의 개요… 235 11.2 Histone(히스톤) H3K4 Methylation과 그 효소들… ……… 238 11.3 Histone(히스톤) H3K36 Methylation(메틸화) 243 11.4 Histone H3K79 Methylation(메틸화)… …… 247 11.5 H3K9 Methylation 및 효소들…… 251 11.6 Histone H3K27 Methylation… 253 11.7 Bivalency(이중변형) 255 11.8 Histone Demethylase(히스톤 탈메틸화 효소) 257 CHAPTER 12 ATP-Dependent Chromatin Remodelers(ATP 의존성 염색질 개조 효소들) 271 12.1 Chromatin Remodelers에 대한 개요………… 271 12.2 Chromatin Remodeling(염색질 개조) 분자 기전…………… 291 12.3 Nucleosome Positioning(뉴클레오좀 위치선정)…………… 294 CHAPTER 13 Epigenetics during mRNA Tran--scription(mRNA 전사 과정 중의 후성유전학) 30 5 13.1 진핵세포의 유전자(Gene)들의 일반적인 특성… 306 13.2 유전자(Gene)에서의 Histone Code(히스톤 코드) 분포… …… 308 13.3 RNA 중합효소II에 의한 Tran--scription Elongation(전사 신장): CTD code………… 309 13.4 Tran--scription Elongation(전사 신장) 동안의 Nucleosome(뉴클레오좀)의 다양성: Tran--scription Elongation Factor(전사 신장 인자)… … 312 13.5 Histone Chaperone(히스톤 샤페론)과 Histone 교환(exchange)…… 318 ㆍ찾아보기 333