[신경 쓰이는 생물학 이야기] 삼대 영양소(단백질, 지방, 탄수화물) 중 살찌는 건 오직 지방 때문이라고?

그림. Graphic Abstract [Hu et al., Dietary Fat, but Not Protein or Carbohydrate, Regulates Energy Intake and Causes Adiposity in Mice, Cell Metabolism (2018), https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.06.010. in press.]

다이어트에 대한 현재의 통념은, “단백질은 살 빼는 데 좋고, 탄수화물은 나쁘다. 지방은 별 영향 없다.” 정도로 요약될 수 있다. 특히 보디빌딩 하는 사람들의 경우 체지방을 빼기 위해 탄수화물을 제거한 극단적인 고단백 식단을 짜는 일이 흔하다. 그런데 최근 Cell Metabolism에 발표된 논문에 따르자면 또 그런 것만도 아닌 것 같다. (계속 읽기)

"성정체성은 유전되는가?"

원문: "Is Transgender Identity Inherited?" - by Ricki Lewis, PhD

"트랜스젠더의 성정체성은 유전에 의한 것인가?"

관련하여 이 글의 저자 Ricki Lewis는 David Reimer (1965-2004)의 예시를 소개한다. David은 어릴적 실패한 포경수술로 인해 음경을 잘라내야 했고, 이후 부모에 의해 여자아이로 길러진다. 그러나 그는 항상 자신의 정체성을 남성으로 인식하고 있었고, 14세가 되자 자신의 '남성성'을 되돌릴 외과적 방법을 찾게 된다.

Ricki는 트랜스젠더 작가 Jennifer Boylan 과의 만남 이후 자신의 유전학 교과서에 트랜스젠더에 대한 내용을 싣기 시작한다.

"트랜스젠더는 성 정체성과 연관된 상태이며 (그 기전이) 잘 알려지지 않았다. 트랜스젠더 개인은 특정 성별의 외형과 성염색체를 갖고 있으나 극단적으로 반대의 성별 정체성을 갖고 있다. 이는 transvestitism 즉 남성이 여성의 옷을 입는 것을 선호하는 것보다 훨씬 근본적인 상태이다. 트랜스젠더의 유전적 또는 물리적 원인은 알려져 있지 않다. 그들 중 일부는 자신들의 물리적 성별과 존재적 성별을 일치시키기 위해 외과적 시술을 가하기도 한다."

초기 판본들에서는 편집인이 이 문단은 유전학과 관계가 없으므로 삭제하라는 요구를 했다고 한다. Ricki는 거부했지만.

이어 저자는 성별 형성과 관련된 연구결과를 소개하는데, 그중 흥미로운 것으로는 소위 "guevedoces" 즉 "열 두 살의 페니스"라고 하는 "제 3의 성"이다. 근친혼이 성행했던 도미니카공화국에 흔히 있는 유전형인데 5-alpha reductase 결핍으로 인하여 태어날 때는 여자아이로 태어나고 외생식기 또한 여성의 형태를 띠지만 내부는 남성의 구조를 갖고 있다. 그런 아이가 사춘기에 이르게 되면 테스토스테론 분비가 시작되면서 음핵이 길어져 음경이 되고 정자가 생성되며 대부분 수정이 가능한 남성으로 바뀌게 된다. 도미니카공화국에서 guevedoces들은 자연스러운 정체성 중 하나로 받아들여지고 있었다고 한다.

"트랜스젠더에 대한 GWAS (Genome-Wide Association Study)로 언젠가는 트랜스젠더의 유전적 특성이 밝혀질 수도 있다. 그런데 우리가 꼭 거기까지 갈 것도 없이, 트랜스젠더 본인들이 이미 자신들에 대해 잘 알고 있다. 부모로서 딸이 자신을 남자로, 아들이 자신을 여자로 생각한다면? 그냥 기다리고 보아주며, (뭘 억지로 바꾸려 말고) 있는 그대로 두면 된다."

생물 실험에서 재현성을 얻기 위해 필요한 반복 실험 횟수는?

실험을 할 때 biological replication, 즉 "새로 sample prep 해서 실험한 다음 결과 측정하기" 전과정을 몇 번 반복해야 실제로 통계적 유의성을 보여주는 결과를 얻을 수 있을까요? 특히 RNA-sequencing에 대한 실험을 수행할 경우, 최소 몇 번을 반복해야 reproducibility issue에 걸리지 않고서 과학적으로 의미있는 결과를 얻는 것이 가능할까요?

이에 대한 실험을 영국의 University of Dundee 에서 총 48회의 RNA-sequencing 반복 실험과 총 11가지의 분석 방법을 통해 확인해 보았는데요, 결론부터 말씀드리자면 최소한 20회 이상의 biological replication을 해야 최소 85% 이상의 모집단 일치율을 보여줄 수 있다고 합니다. 그리고 모든 경우에서 false posive는 5% 미만으로 나왔습니다.

그리고 통상적으로 많이들 하는 3회 반복 실험의 경우 일치율이 20-40%에 불과하며, 따라서 과학적으로 믿을 수 없는 데이터입니다.

이 논문에서 권장하기로는, 

(1) 모든 실험에서 조건당 최소 6회 반복, 
(2) Significant Differential Expression을 보이는 gene들이 대부분 중요한 gene들일 경우는 조건당 최소 12회 반복, 
(3) 반복 횟수 12회 미만일 경우에는 edgeR(exact) 또는 DESeq2 분석툴 권장, 
(4) 12회 이상 반복할 경우 DESeq 분석툴 권장, 
(5) True positive와 False negative를 구분하기 위한 fold-change threshold는 0.1≤T≤0.5 사이

...를 권장합니다.

"How many biological replicates are needed in an RNA-seq experiment and which differential expression tool should you use?"

Schurch, N.J., Schofield, P., Gierliński, M., Cole, C., Sherstnev, A., Singh, V., Wrobel, N., Gharbi, K., Simpson, G.G., Owen-Hughes, T., et al. (2016). How many biological replicates are needed in an RNA-seq experiment and which differential expression tool should you use? RNA 22, 839–851.

[신경 쓰이는 생물학 이야기] 신경세포 아닌 세포가 기억을 형성한다?!

10여년 쯤 전에 나왔던 ‘엔젤하트’라는 만화를 본 적이 있는데, 30여년 쯤 전, 학생들한테 무척 인기 있던‘시티헌터’라는 만화의 후속편이다. 전편의 여자 주인공(마키무라 카오리)이 사고로 사망하여 그 심장을 전직 킬러(샹잉) 에게 이식하게 되었고, 역시 전직 킬러였던 남자 주인공(사에바 료)에게 딸로 입양되어 소위‘해결사’일을 하며 지낸다는 내용이다.

그림 1. 만화 엔젤 하트 1권 표지. (출처: 위키미디어)

이 만화 얘기를 왜 꺼냈냐면, 내용 중에 심장 이식으로 인해 심장 기증자의 기억이 피기증자에게 일부 전해진다는 내용이 흥미를 끌었기 때문이다. 단도직입적으로 말하자면, 이 ‘심장 기억’은, 사람의 ‘마음’ 또는 ‘감정’이 뇌가 아니라 심장에서 비롯된다는 미신에서 비롯된, 아무런 과학적 근거가 없는 상상 속의 산물이다. 즉 뇌 이외의 말초 조직에서 뇌로 기억을 전달한다는 이야기는 그냥 도시전설 또는 속설에 불과한 것이다.

그런데, 이 이야기를 뇌 이내로 한정짓는다면 어떨까? 현재까지 알려진 바에 따르자면, 기억이라는 현상은 뇌내 신경세포의 시냅스 연결 조합 및 전기화학적 신호 전달 활성(LTP;long-term potentiation 및 LTD;long-term depression)이 변화함에 따른 시냅스 가소성(synaptic plasticity) 때문에 일어난다는 것이 현재까지의 정설이며, 이 모든 과정 및 결과는 오직 신경세포끼리의 자극-반응 활동에 의한 것으로 알려져 있다.

그런데, 최근 이스라엘의 예루살렘 히브리 대학의 인발 고셴 연구진에 의하면 그런 것만도 아닌 듯하다. (계속 읽기)