해양 포유류의 유니헤미스피어 슬로우 웨이브 수면의 수렴 적응을 뒷받침하는 일주기 리듬 메커니즘

제목	해양 포유류의 유니헤미스피어 슬로우 웨이브 수면의 수렴 적응을 뒷받침하는 일주기 리듬 메커니즘
추천 연구 논문	Yin, D., Yu, Z., Jiang, H., Chong, Y., Zhong, C., Xu, S., & Yang, G. (2024). Circadian rhythm mechanisms underlying convergent adaptation of unihemispheric slow-wave sleep in marine mammals. Molecular Biology and Evolution, 41(12), msae257.
선정 이유	수면은 생물체가 생존하는데 있어 필수적인 생명 현상이며, 24시간을 주기로 반복적인 패턴을 띄는 생체시계 현상 중 하나이다. 이러한 반복적인 수면 패턴에 방해 요소가 작용한다면 우리 몸의 생체리듬이 붕괴되어 면역력 저하 등 다양한 질환을 유발할 수 있는 가능성이 높아진다. 또한, 디지털 시대로 진입하면서 수면을 방해할 수 있는 요소들이 다양해지면서 수면 장애를 앓는 사람들이 매우 높아지고 있는 추세이다. 이에 따라 수면에 대한 관심도는 증가하고 있지만, 아직까지 복잡한 수면의 메커니즘을 이해하는데 있어 어려움이 있다. 이에 현 연구자들은 수면에 대한 이해를 하고자 다양한 수면 패턴을 보이는 다양한 생물 종들로부터 진화적 관점에서 수면에 대한 기능적 해석을 진행하려고 노력하고 있다. 현존하는 생물 종들은 주어진 환경에 적응하기 위해 기능 및 형질의 진화를 거쳐 다양한 생물 종들로 분화되었다. 수면 또한 마찬가지로 진화를 거쳐 다양한 기능으로 분화되었을 것이다. 때문에 본 연구에서 수면에 대한 이해를 위한 진화적 접근은 수면의 근본적인 기능을 이해하는데 새로운 통찰력을 줄 것이다.
주요 내용	해양 포유류는 수면 시 한쪽 대뇌 반구만 잠을 자고 다른 한쪽은 깨어있는 unihemispheric slow-wave sleep 독특한 수면 상태로 진화되었다. 그러나 아직까지 해당 수면 상태의 기저 메커니즘은 명확하게 밝혀지지 않았다. 이에 본 연구에서는 다양한 해양 포유류 생물 종을 통해 비교 계통발생학적 접근법을 사용하여 빛에 의해 조절되는 생체시계 리듬과 관련된 유전자들을 분석하여 포유류에서의 생체시계 리듬의 진화 과정을 재구성하여, unihemispheric slow-wave sleep의 수면 패턴으로 발달하는데 기여한 유전자들을 규명하고자 했다. 그 결과, FBXL21 유전자가 일주기 리듬에서 수면과 각성 즉 unihemispheric slow-wave sleep의 특징을 가능하게 하는데 기여할 수 있음을 발견했다. 나아가, unihemispheric slow-wave sleep 수면 특징을 보이는 고래류에서 급속히 진화하는 73개의 유전자와 92개의 아미노산 서열의 변이를 유발하는 변이 서열을 발견했다. 또한, 실험을 통해 NFIL3 유전자에서 고래류의 특이적 돌연변이가 억제 활성을 감소시키고 단백질의 안정성을 낮추는 것을 발견했다. 이는 해당 유전자가 고래류의 독특한 수면 패턴을 구축하는데 기여했음을 보여준다.
시사점	-특정 형질의 근본적인 기능을 이해하고 관여하는 유전자 및 메커니즘을 이해하기 위해 다양한 생물 종들을 사용하는 비교 계통발생학적 진화적 접근법을 통해 밝혀낼 수 있다는 것을 입증하는 연구이며, 관련 유전자들을 선별하는데도 유용함. -반구서파수면 (unihemispheric slow-wave sleep)에 기여하는 생체시계 유전자들을 선별했으며, 이는 수면에 대한 복잡한 메커니즘을 이해하는데 기초 자료가 될 것으로 기대됨. -해양 포유류의 수면 특징뿐만아니라 인간의 수면 패턴 및 수면 장애에 대한 근본적인 원인을 규명하는데 새로운 통찰력을 줄 것으로 기대됨.