취약X증후군과 헌팅턴무도병이 세대가 지날수록 조기발병하는 이유는?
안녕하세요. 유전질환에 해당하는 취약 X 증후군과 헌팅턴무도병이 세대가 지날수록 조기 발병 가능성이 증가하는 이유는 무엇인지 궁금합니다.
결론부터 말씀드리면 '삼핵산 반복 확장'이라는 특이한 유전적 변이에 의해 발생하기 때문입니다.
일반적으로 유전자는 특정 염기서열이 반복되는 구간을 가지고 있습니다.
특히 CAG 또는 CGG와 같은 세 개의 염기가 반복되는 구간이 있습니다. 헌팅턴무도병은 HTT 유전자의 CAG 반복 횟수가 비정상적으로 증가할 때 발생하며, 취약X증후군은 FMR1 유전자의 CGG 반복 횟수가 비정상적으로 늘어날 때 발생합니다.
그런데, 부모에게서 자녀에게 유전자를 전달하는 과정에서 이 반복 서열의 횟수가 불안정하게 증가하는 경향이 있습니다.
그리고 특정 질병이 발현되는 데 필요한 반복 횟수의 역치가 있는데, 헌팅턴무도병의 경우 CAG 반복 횟수가 40회를 넘으면 질병이 발현됩니다.
그래서 만약 부모가 정상 범위를 약간 초과하는 불완전 돌연변이를 가지고 있다고 하더라도 그 자녀에게 유전될 때 반복 횟수가 크게 증가하여 완전 돌연변이 상태가 될 가능성이 높아지며, 이렇게 반복 횟수가 세대를 거치면서 계속 증가하면 질병 발현 역치를 넘는 시기가 점점 빨라지게 되므로, 더 어린 나이에 발병하게 되는 것입니다.
네, 말씀해주신 것처럼 취약 X 증후군과 헌팅턴 무도병은 모두 삼핵산 반복서열에 의해 발생하는 대표적인 유전질환인데요, 이 질환들이 세대를 거듭할수록 더 이른 나이에 발병하고 증상이 심해지는 현상을 유전적 기대현상이라고 부릅니다.
정상 유전자는 특정 염기서열이 여러 번 반복된 구간을 포함하는데요, 하지만 이 반복 서열은 DNA 복제 과정에서 미끄러짐 현상 때문에 불안정합니다. 복제가 진행될수록 반복 수가 점점 늘어날 수 있고, 특정 임계치를 넘으면 단백질 기능 이상이나 발현 이상이 발생하는데요, 취약 X 증후군은 FMR1 유전자의 CGG 반복이 비정상적으로 늘어나면서 메틸화에 의해 발현이 억제되면서 지적 장애, 발달 지연이 나타난 경우입니다. 다음으로 헌팅턴 무도병은 HTT 유전자의 CAG 반복이 늘어나면서 폴리글루타민 사슬이 과다해지면서 단백질 응집과 신경세포 독성이 나타난 경우입니다.
부모로부터 자녀에게 유전될 때, 이미 불안정하게 늘어난 반복 서열이 다시 복제 과정에서 더 쉽게 확장되는데요 즉, 자녀 세대에서는 더 긴 반복 구간을 가지게 되고, 이는 단백질 기능 이상을 더 빨리, 더 심하게 유발하게 되는 것입니다. 감사합니다.
취약X증후군과 헌팅턴병에서 세대가 지날수록 조기 발병하는 이유는 특정 유전자의 삼핵산염기 반복 서열이 세대를 거치며 확장되기 때문입니다. 취약X증후군은 FMR1 유전자의 CGG 서열이, 헌팅턴병은 HTT 유전자의 CAG 서열이 불안정하게 반복되는데, 이 반복 횟수가 생식세포 분열 과정에서 증가하는 경향이 있습니다. 반복 횟수가 길어질수록 유전자는 더욱 불안정해져 다음 세대에서는 더 크게 확장될 수 있으며, 이렇게 늘어난 반복 서열은 유전자 기능에 이상을 초래하여 더 이른 나이에 심각한 증상을 유발하게 되는데, 이 현상을 유전적 예측이라고 합니다.
안녕하세요. 질문자님.
이중철 과학기술전문가입니다.🙂
질문하신 유익한 내용 잘 읽어보았습니다.
유전학의 흥미로운 현상인 유전 질환의 조기 발병 원리에 대해 궁금해하시는군요. 두 질병의 공통적인 유전적 비밀을 최대한 명쾌하게 답변해 드릴게요! ✨
1. 질문의 요지
취약X증후군과 헌팅턴무도병이 세대가 지날수록 더 빨리 발병하는 유전학적 원리가 궁금하시군요.
2. 답변
가장 중요한 점: 두 질병이 세대를 거듭할수록 조기 발병하는 현상은 '삼중핵산 반복 확장(Trinucleotide Repeat Expansion)'이라는 공통적인 유전적 기작 때문입니다.
3. 구체적인 설명 및 근거
이유: 두 질병 모두 특정 유전자 내에 세 개의 염기가 비정상적으로 반복되는 불안정한 돌연변이를 가지고 있습니다. 이 반복 서열은 유전자가 다음 세대로 전달될 때 복제 과정의 오류로 인해 반복 횟수가 더 늘어나는 경향을 보입니다. 이렇게 반복 횟수가 증가하면 질병의 발병 시기가 앞당겨지고 증상이 더 심해집니다. 이를 '유전적 예상(Anticipation)' 현상이라고 합니다.
4. (참고) 실제 사례/대응방안 등
헌팅턴무도병:
- 반복 서열: CAG
(원리) 헌팅턴병은 CAG 반복 횟수가 36회 이상일 때 발병합니다. 이 반복 횟수가 많을수록 질병이 더 빨리 나타나는데, 남성의 생식세포(정자) 형성 과정에서 반복 횟수가 크게 증가하는 경향을 보입니다.
취약X증후군:
- 반복 서열: CGG
(원리) CGG 반복 횟수가 200회 이상으로 크게 늘어나면 FMR1 유전자가 불활성화됩니다. 이 유전자는 뇌 발달에 필수적인 단백질을 만드는데, 유전자가 비활성화되면 지적 장애, 행동 문제 등을 유발합니다. 이 반복 확장은 주로 여성에게서 다음 세대로 전달될 때 발생합니다.
공통점과 차이점:
- 공통점: 두 질병 모두 '삼중핵산 반복 확장'이라는 원리로 인해 세대가 지날수록 반복 횟수가 증가하고, 이로 인해 증상이 조기에 발병하고 심화됩니다.
- 차이점: 헌팅턴병은 CAG 반복, 취약X증후군은 CGG 반복입니다. 또한, 유전자가 불안정하게 확장되는 과정이 헌팅턴병은 주로 아버지에게서, 취약X증후군은 어머니에게서 유전될 때 두드러지게 나타납니다.
5.결론
이처럼 두 질병의 '조기 발병' 현상은 특정 유전자의 불안정한 반복 서열이 세대를 거쳐 계속 증가하기 때문에 발생하는 것입니다.
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궁금증이 조금이라도 해소되셨기를 바랍니다.
언제든지 더 궁금한 것이 생기면 똑똑 문을 두드려 주세요~.👋
이상, 이중철 과학기술전문가였습니다.🙂
감사합니다.