재생 (생물학): 두 판 사이의 차이

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수족재생을 종종 수반하는 생물학적 과정은 자절이라고 알려져있다.
수족재생을 종종 수반하는 생물학적 과정은 자절이라고 알려져있다.


== 생태계 ==
생태계는 재생할 수 있다. 숲에서 화재나 페스트의 창궐 같은 교란에 따라 개척종들이 그 자리를 차지하고, 경쟁하여 새로운 열린 서식지를 만들 것이다. 새로운 종자들의 성장과 [[:en:Assembly_rules|조립규칙]]의 진행은 생태계의 재생으로 알려져 있다.<ref>{{저널 인용|제목=CHANGING THE GAP DYNAMICS PARADIGM: VEGETATIVE REGENERATION CONTROL ON FOREST RESPONSE TO DISTURBANCE|저널=Ecological Monographs|성=Dietze|이름=Michael C.|성2=Clark|이름2=James S.|url=http://doi.wiley.com/10.1890/07-0271.1|날짜=2008-08|권=78|호=3|쪽=331–347|언어=en|doi=10.1890/07-0271.1|issn=0012-9615}}</ref><ref>{{저널 인용|제목=Evaluating ponderosa pine regeneration rates following ecological restoration treatments in northern Arizona, USA|저널=Forest Ecology and Management|성=Bailey|이름=John Duff|성2=Covington|이름2=William Wallace|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378112701005643|날짜=2002-01|권=155|호=1-3|쪽=271–278|언어=en|doi=10.1016/S0378-1127(01)00564-3}}</ref>

== 세포 분자적 기초 ==
동물의 형태발생학적 패턴의 형성은 세포가 손상이 생긴 뒤에 세포를 작동시키는 [[유전자 발현|유전발현인자들]]로 조절된다. 예를 들어 신경세포는 [[:en:Gap-43_protein|GAP-43]], [[튜불린]], [[액틴]], [[:en:Neuropeptide|신경단백질]], [[사이토카인]]과 같은 성장관련 단백질을 발현하여 손상받은 부위를 재생하기 위해 세포 생리학적 반응을 유도한다.<ref>{{저널 인용|제목=The cellular and molecular basis of peripheral nerve regeneration|저널=Molecular Neurobiology|성=Fu|이름=Susan Y.|성2=Gordon|이름2=Tessa|url=http://link.springer.com/10.1007/BF02740621|날짜=1997-02|권=14|호=1-2|쪽=67–116|언어=en|doi=10.1007/BF02740621|issn=0893-7648}}</ref> 조직의 발생과 관련된 많은 유전자들은 재생 과정 중에 다시 시작된다. 예를 들어 제브라피쉬 지느러미의 [[:en:Primordium|원기]]에 있는 세포들은 [[호메오박스]] msx family에서 유래한 네 개의 유전자들을 발생과정과 재생과정중에 발현한다.

== 조직 ==
재생은 분화되지 않은 생물의 기관이 점차 완성되는 현상이다. 이 과정에서 각 조직의 [[줄기세포]], 이미 분화된 세포가 탈분화, 전환 분화를 통해 분열하면서 [[세포]]가 공급된다. 여러 가지 줄기세포는 다양한 조직으로 분화되기 때문에 [[재생의학]]에서는 이와 같은 현상을 응용하고 [[임상시험]]에 도움을 받는 연구가 진행되고 있다. [[배아]]가 발생하는 현상과 비슷한 점이 있기 때문에 재생은 [[발생생물학]]에서 연구의 대상이 되기도 한다.
재생은 분화되지 않은 생물의 기관이 점차 완성되는 현상이다. 이 과정에서 각 조직의 [[줄기세포]], 이미 분화된 세포가 탈분화, 전환 분화를 통해 분열하면서 [[세포]]가 공급된다. 여러 가지 줄기세포는 다양한 조직으로 분화되기 때문에 [[재생의학]]에서는 이와 같은 현상을 응용하고 [[임상시험]]에 도움을 받는 연구가 진행되고 있다. [[배아]]가 발생하는 현상과 비슷한 점이 있기 때문에 재생은 [[발생생물학]]에서 연구의 대상이 되기도 한다.


2020년 5월 13일 (수) 00:41 판

재생(再生)은 생물학에서 새로 만들어지고 복원되고 성장하는 과정을 일컫는다. 재생 과정은 유전체, 세포, 개체, 생태계가 자연의 변화나 손상과 교란을 일으키는 사건들에 잘 견딜 수 있게 만든다.[1] 박테리아에서부터 사람까지 생물의 모든 종들은 재생하는 능력이 있다.[2][3] 재생은 새로 생성된 조직이 잃어버린 조직과 같은 특성을 보이는 “완전 재생”[4]과 사멸한 조직이 섬유화를 보이는 “불완전 재생"[5]으로 나뉜다. 가장 기저의 수준에서, 재생은 유전자 조절이라는 분자적인 방법을 통해 이루어진다.[6][7] 하지만 생물학에서 재생은 주로 형태발생학적 과정을 의미한다. 형태발생학적 과정은 형질의 표현형적 가소성의 특징을 갖는데, 형질의 표현형적 가소성은 다세포의 개체들이 다세포 개체들이 그들의 형태적 생리적 특징들을 완전하게 유지하고 수리할 수 있음을 의미한다. 유전자적 수준에서, 재생은 근본적으로 무성세포적 절차에 의해서 조절된다.[8] 재생은 번식과 다르다. 예를 들어 히드라는 재생능력이 있지만 발아를 통해 번식을 한다.

히드라와 편형동물인 플라나리아는 높은 재생적응능력을 가지기 때문에 긴 시간 동안 모델 동물로서 사용 되었다.[9] 상처를 입었을 때, 이 두 동물의 세포들은 활성화되고 기관은 상처를 입기 전의 상태로 복원한다.[10] 꼬리 달린 양서류의 목인 도롱뇽목(유미목: 도룡뇽, 영원)은 수족, 꼬리, 턱, 눈을 포함해 다양한 체내기관을 재생할 수 있는 능력이 있는 것을 고려하면, 척추동물 중에서 가장 재생이 잘 일어나는 동물일 것이다.[2] 기관의 재생은 동물계에서 일반적이고 많이 관찰되는 적응능력이다.[9] 같은 맥락으로, 일부 동물들은 분절증식, 출아법, 분열법을 통해서 무성생식을 할 수 있다.[8] 예를 들어 플라나리아의 모체는 모체의 클론 두 개를 만들기 위해서 몸 중간을 쪼개서 반으로 나누는데, 이 두 몸 조각들이 각각 새로운 개체를 만든다.[11]

극피동물, 가재, 많은 파충류, 양서류는 놀라운 조직 재생을 한다. 예를 들어 자절은 방어를 위한 기능으로 포식자에게 잡히는 것을 피하기 위해 자신의 수족이나 꼬리를 절단하는 현상이다. 수족나 꼬리가 잘린 뒤에, 세포들이 움직이고 활성화되어 조직이 재생한다.[12][13][14] 어떤 경우에는 잘려나간 수족이 새로운 개체로 재생하기도 한다.[15] 수족의 제한적인 재생은 대부분의 물고기와 도룡뇽에서 일어나고, 꼬리 재생은 개구리와 두꺼비의 유생 시기에 일어나지만 성체에서는 일어나지 않는다. 도룡뇽이나 빛영원의 전체 수족은 수십 번의 절단에도 자라난다. 파충류에서 거북, 악어, 뱀은 절단된 신체 부분들을 재생할 수 없지만, 많은 종류의 도마뱀, 게코, 이구아나들은 높은 재생능력을 가지고 있다. 일반적으로 꼬리의 절단 부분을 떨어뜨리고 이를 다시 재생시키는 것은 방어기작의 일부이다. 포식자에게 도망칠 때, 만약 포식자가 꼬리를 붙잡으면, 꼬리는 끊어진다.[16][17]

수족재생을 종종 수반하는 생물학적 과정은 자절이라고 알려져있다.

생태계

생태계는 재생할 수 있다. 숲에서 화재나 페스트의 창궐 같은 교란에 따라 개척종들이 그 자리를 차지하고, 경쟁하여 새로운 열린 서식지를 만들 것이다. 새로운 종자들의 성장과 조립규칙의 진행은 생태계의 재생으로 알려져 있다.[18][19]

세포 분자적 기초

동물의 형태발생학적 패턴의 형성은 세포가 손상이 생긴 뒤에 세포를 작동시키는 유전발현인자들로 조절된다. 예를 들어 신경세포는 GAP-43, 튜불린, 액틴, 신경단백질, 사이토카인과 같은 성장관련 단백질을 발현하여 손상받은 부위를 재생하기 위해 세포 생리학적 반응을 유도한다.[20] 조직의 발생과 관련된 많은 유전자들은 재생 과정 중에 다시 시작된다. 예를 들어 제브라피쉬 지느러미의 원기에 있는 세포들은 호메오박스 msx family에서 유래한 네 개의 유전자들을 발생과정과 재생과정중에 발현한다.

조직

재생은 분화되지 않은 생물의 기관이 점차 완성되는 현상이다. 이 과정에서 각 조직의 줄기세포, 이미 분화된 세포가 탈분화, 전환 분화를 통해 분열하면서 세포가 공급된다. 여러 가지 줄기세포는 다양한 조직으로 분화되기 때문에 재생의학에서는 이와 같은 현상을 응용하고 임상시험에 도움을 받는 연구가 진행되고 있다. 배아가 발생하는 현상과 비슷한 점이 있기 때문에 재생은 발생생물학에서 연구의 대상이 되기도 한다.

각주

  1. ↑ Birbrair, Alexander; Zhang, Tan; Wang, Zhong-Min; Messi, Maria Laura; Enikolopov, Grigori N.; Mintz, Akiva; Delbono, Osvaldo (2013년 8월 15일). “Role of Pericytes in Skeletal Muscle Regeneration and Fat Accumulation”. 《Stem Cells and Development》 (영어) 22 (16): 2298–2314. doi:10.1089/scd.2012.0647. ISSN 1547-3287. PMC 3730538. PMID 23517218. 
  2. ↑ 가 나 Carlson, Bruce M. (2007). 《Principles of regenerative biology》. Amsterdam: Elsevier/Academic. ISBN 0-08-047796-8. 
  3. ↑ Gabor, M H; Hotchkiss, R D (1979). “Parameters governing bacterial regeneration and genetic recombination after fusion of Bacillus subtilis protoplasts.”. 《Journal of Bacteriology》 (영어) 137 (3): 1346–1353. doi:10.1128/JB.137.3.1346-1353.1979. ISSN 0021-9193. 
  4. ↑ Min S, Wang SW, Orr W (2006). “Graphic general pathology: 2.2 complete regeneration”. Pathology. pathol.med.stu.edu.cn. Archived from the original on 2012-12-07. Retrieved 2012-12-07. (1) Complete regeneration: The new tissue is the same as the tissue that was lost. After the repair process has been completed, the structure and function of the injured tissue are completely normal". 
  5. ↑ Min S, Wang SW, Orr W (2006). “Graphic general pathology: 2.3 Incomplete regeneration”. Pathology. pathol.med.stu.edu.cn. Archived from the original on 2013-11-10. Retrieved 2012-12-07. The new tissue is not the same as the tissue that was lost. After the repair process has been completed, there is a loss in the structure or function of the injured tissue. In this type of repair, it is common that granulation tissue (stromal connective tissue) proliferates to fill the defect created by the necrotic cells. The necrotic cells are then replaced by scar tissue.". 
  6. ↑ Himeno, Y.; Engelman, R. W.; Good, R. A. (1992년 6월 15일). “Influence of calorie restriction on oncogene expression and DNA synthesis during liver regeneration.”. 《Proceedings of the National Academy of Sciences》 (영어) 89 (12): 5497–5501. doi:10.1073/pnas.89.12.5497. ISSN 0027-8424. PMC 49319. PMID 1608960. 
  7. ↑ Bryant, Peter J.; Fraser, Scott E. (1988년 5월). “Wound healing, cell communication, and DNA synthesis during imaginal disc regeneration in Drosophila”. 《Developmental Biology》 (영어) 127 (1): 197–208. doi:10.1016/0012-1606(88)90201-1. 
  8. ↑ 가 나 Brockes, Jeremy P.; Kumar, Anoop (2008년 11월). “Comparative Aspects of Animal Regeneration”. 《Annual Review of Cell and Developmental Biology》 (영어) 24 (1): 525–549. doi:10.1146/annurev.cellbio.24.110707.175336. ISSN 1081-0706. 
  9. ↑ 가 나 Sánchez Alvarado, A. (2000년 6월). “Regeneration in the metazoans: why does it happen?”. 《BioEssays: News and Reviews in Molecular, Cellular and Developmental Biology》 22 (6): 578–590. doi:10.1002/(SICI)1521-1878(200006)22:63.0.CO;2-#. ISSN 0265-9247. PMID 10842312. 
  10. ↑ Reddien, Peter W.; Alvarado, Alejandro Sánchez (2004년 11월). “FUNDAMENTALS OF PLANARIAN REGENERATION”. 《Annual Review of Cell and Developmental Biology》 (영어) 20 (1): 725–757. doi:10.1146/annurev.cellbio.20.010403.095114. ISSN 1081-0706. 
  11. ↑ Campbell, Neil A., 1946-2004. (1996). 《Biology》 4판. Menlo Park, Calif.: Benjamin/Cummings Pub. Co. ISBN 0-8053-1940-9. 
  12. ↑ Wilkie, I.C. (2001년 12월 15일). “Autotomy as a prelude to regeneration in echinoderms”. 《Microscopy Research and Technique》 (영어) 55 (6): 369–396. doi:10.1002/jemt.1185. ISSN 1059-910X. 
  13. ↑ Maiorana, Virginia C. (1977년 2월). “Tail autotomy, functional conflicts and their resolution by a salamander”. 《Nature》 (영어) 265 (5594): 533–535. doi:10.1038/265533a0. ISSN 0028-0836. 
  14. ↑ Maginnis, Tara Lynne (2006년 9월 1일). “The costs of autotomy and regeneration in animals: a review and framework for future research”. 《Behavioral Ecology》 (영어) 17 (5): 857–872. doi:10.1093/beheco/arl010. ISSN 1465-7279. 
  15. ↑ Edmondson, Charles Howard, 1876-1970. (1935). 《Autotomy and regeneration in Hawaiian Starfishes》. The Museum. 
  16. ↑ “UCSB Science Line”. scienceline.ucsb.edu. Retrieved 2015-11-02. 
  17. ↑ “google”. 
  18. ↑ Dietze, Michael C.; Clark, James S. (2008년 8월). “CHANGING THE GAP DYNAMICS PARADIGM: VEGETATIVE REGENERATION CONTROL ON FOREST RESPONSE TO DISTURBANCE”. 《Ecological Monographs》 (영어) 78 (3): 331–347. doi:10.1890/07-0271.1. ISSN 0012-9615. 
  19. ↑ Bailey, John Duff; Covington, William Wallace (2002년 1월). “Evaluating ponderosa pine regeneration rates following ecological restoration treatments in northern Arizona, USA”. 《Forest Ecology and Management》 (영어) 155 (1-3): 271–278. doi:10.1016/S0378-1127(01)00564-3. 
  20. ↑ Fu, Susan Y.; Gordon, Tessa (1997년 2월). “The cellular and molecular basis of peripheral nerve regeneration”. 《Molecular Neurobiology》 (영어) 14 (1-2): 67–116. doi:10.1007/BF02740621. ISSN 0893-7648. 
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