차세대 염기서열 분석기술을 활용한 Amyloidosis Cutis Dyschromica의 원인 유전자 규명

Abstract

Amyloidosis Cutis Dyschromica(ACD)는 피부색소가 불균등하게 분포됨으로써 정상 피부색보다 어두운 색 및 밝은 색 반점이 피부 전반에 나타나는 질환이다. 지금까지 전세계적으로 약 48여명의 환자들이 보고되었으며, 대부분의 환자들이 가족력을 가진 것을 고려할 때 유전질환인 것으로 추측되고 있지만, 지금까지 원인 유전자는 알려져 있지 않았다. 본 연구에서는 ACD의 원인유전자를 규명하는 것을 목표로 설정하였으며, 이를 위해 파키스탄에서 3명의 ACD환자가 발생한 동계교배 가계도를 수집하였다. 파키스탄에서는 전통적으로 동계결혼이 성행하고 있는데, 이로 인해 가족 내에서 열성유전병이 빈번하게 나타날 수 있으므로, 유전병 연구에 있어 유용한 점이 있다. 수집된 가계도내에서 유전양상을 살펴보았을 때 ACD는 열성 유전되고 있는 것으로 가정하고 연구를 수행하였다. 가계도 구성원들의 genomic DNA를 대상으로 염기서열 정보를 분석하기 위해 차세대 염기서열 분석기술 (Next-Generation Sequencing, NGS)의 일종인 엑솜시퀀싱 (Whole-Exome Sequencing, WES)을 수행하였다. Bioinformatic 단계에서는 DNASTAR사의 Lasergene 12 core suite 프로그램 패키지를 활용하여 ACD 환자들의 엑솜 염기서열을 분석 하였으며, 가계 구성원들로부터 총 2,369,697개의 염기서열 변이들을 발견하였다. 가계도내에서 ACD의 유전 패턴, 염기서열 변이들의 빈도 및 in-silico 분석결과 Glycoprotein non-metastatic melanoma protein b (GPNMB) 유전자에서 발견된 c.1124G>T 돌연변이가 ACD발병의 유전적 원인인자인 것으로 나타났다. 이 돌연변이는 GPNMB 단백질의 375번째 아미노산인 글리신을 발린으로 치환시키는 missense 돌연변이 (GPNMB p.Gly375Val)인데, 염기서열변이 DB(1000genome 및 ExAC)에 지금까지 보고되지 않은 희귀 돌연변이인 것으로 나타났다. 지금까지 인간에서 GPNMB 유전자의 기능이상이 어떤 질환을 초래하는지는 전혀 알려져 있지 않았지만, 피부색소인 melanin의 형성과정에 관여하고 있음은 이미 잘 알려져 있다. 따라서, GPNMB의 기능변이로 인해 ACD 질환이 발병할 가능성은 매우 높다. 그러나, 보다 구체적인 GPNMB의 작용 기작은 잘 알려져 있지 않아, 후속 연구가 진행될 필요성이 있다.