단친 이염색체성

3. 병태 생리

단친성 이염색체(UPD) 자체로는 표현형의 차이를 유발하지 않는다. 그러나 동형접합성 UPD(isodisomy)의 경우, 보인자인 한쪽 부모로부터 특정 염색체의 동일한 복사본 두 개를 모두 물려받게 되어, 부모가 가진 열성 유전 질환 관련 유전자가 발현될 수 있다. 이 때문에 한쪽 부모는 정상이고 다른 한쪽 부모가 특정 유전 질환의 보인자일 때, 자녀에게 해당 질환이 나타나는 원인 중 하나로 UPD가 지목된다. 대표적인 예로 프래더-윌리 증후군이나 안젤만 증후군 등이 있다.^[5][18]

UPD는 난자 또는 정자 형성 과정이나 초기 태아 발달 과정에서 무작위적으로 발생할 수 있다. 또한 삼염색체 구제(trisomic rescue) 과정, 즉 초기 배아가 특정 염색체를 3개 가졌다가(삼염색체성) 정상적인 2개 상태로 돌아가는 과정에서도 발생할 수 있다.^[5][18]

UPD는 발생 메커니즘에 따라 다음과 같이 나눌 수 있다.

• '''이종배수성 UPD''' (heterodisomy): 자녀가 한쪽 부모로부터 유래한 서로 다른 두 개의 상동 염색체를 물려받는 경우이다. 해당 염색체 구간에서 유전자 재조합(교차)이 일어나지 않았다면, 이는 주로 감수 1분열 과정의 오류로 인해 발생한다.^[5][18]
• '''동종배수성 UPD''' (isodisomy): 자녀가 한쪽 부모로부터 유래한 단일 상동 염색체의 동일한 복사본 두 개를 물려받는 경우이다. 해당 염색체 구간에서 교차가 일어나지 않았다면, 이는 감수 2분열 과정의 오류 또는 수정 후 세포 분열 과정에서의 염색체 복제 오류로 인해 발생한다.^[5][18]

• 교차가 일어난 경우, 감수 1분열 오류가 '''동종배수성 UPD'''를 유발할 수 있다. 예를 들어, 부모의 생식세포 형성 시 교차가 일어난 염색체 부위가 감수 1분열에서 분리되지 않고 같은 딸세포로 이동하면, 최종적으로 동일한 염색체 조각의 복사본 두 개가 하나의 생식세포에 포함될 수 있다.^[5][18]
• 마찬가지로 교차가 일어난 경우, 감수 2분열 오류가 '''이종배수성 UPD'''를 유발할 수도 있다.^[5][18]

4. 표현형

대부분의 단친 이염색체성(UPD)은 표현형에 아무런 영향을 미치지 않는다. 그러나 특정 상황에서는 표현형 이상을 유발할 수 있다.

첫째, UPD가 감수 분열 II 단계의 오류로 인해 발생하여 한쪽 부모로부터 동일한 두 개의 염색체를 물려받는 동형 이염색체성(isodisomy)이 나타나는 경우이다. 이때 부모 중 한 명이 특정 열성 유전 질환의 보인자라면, 자녀에게 해당 질환이 발현될 수 있다.

둘째, 부모로부터 물려받는 염색체에 따라 유전자 발현이 달라지는 각인 유전자와 관련된 경우이다. 특정 각인 유전자의 UPD는 해당 유전자의 기능 상실을 초래하여 발달 지연, 지적 장애 또는 다른 의학적 문제를 일으킬 수 있다.^[6] 가장 잘 알려진 예로는 15번 염색체 장완의 각인 유전자 이상과 관련된 프래더-윌리 증후군과 안젤만 증후군이 있다.^[19] 또한 11번 염색체 단완의 각인 유전자 이상은 벡위드-비데만 증후군과 관련이 있으며, 14번 염색체의 UPD는 골격 이상, 지적 장애, 관절 구축 등을 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다.^{[7][8][20][21]}

UPD의 표현형 영향에 대한 연구는 아직 제한적이며, 대부분 이미 알려진 질환이나 우연한 발견을 중심으로 이루어졌다. 이 때문에 실제 UPD 발생률은 현재 알려진 것보다 높을 수 있으며, 과소 보고되었을 가능성이 제기된다.^[9][22]

4. 1. 열성 질환

• 프래더-윌리 증후군과 안젤만 증후군: 두 질환 모두 15번 염색체 장완에 위치한 각인 유전자의 UPD 또는 기타 오류로 인해 발생할 수 있다.^[6][19]
• 벡위드-비데만 증후군: 11번 염색체 단완에 위치한 각인 유전자의 이상과 관련이 있다.
• 14번 염색체 관련 이상: 14번 염색체의 UPD는 골격 이상, 지적 장애, 관절 구축 등 특정 증상을 유발하는 것으로 알려져 있다.^{[7][8][20][21]}

4. 2. 각인 유전자 관련 질환

4. 2. 1. 관련 질환

• 프래더-윌리 증후군과 안젤만 증후군: 15번 염색체 장완에 위치한 각인 관련 유전자의 UPD 또는 기타 오류로 인해 발생할 수 있다.^[6][19]
• 벡위드-비데만 증후군: 11번 염색체 단완에 위치한 각인 유전자의 이상과 관련이 있다.
• 14번 염색체 관련 UPD: 골격 이상, 지적 장애, 관절 구축 등 특정 증상을 유발하는 것으로 알려져 있다.^{[7][8][20][21]}

5. 전 염색체

전 염색체 단친 이염색체성(UPD)은 모든 염색체가 한쪽 부모로부터 유전되는 현상으로, 단일 부모 이배성이라고도 한다.^[10][23] 이러한 상태는 정상 세포와 UPD 세포가 섞여 있는 모자이크 형태에서만 생존이 가능하다.^[10][23] 2017년 기준으로 전 세계적으로 보고된 전 염색체 UPD 사례는 18건에 불과할 정도로 매우 드물다.^[10][23]

6. 역사

에릭 엥겔은 1980년, 두 개의 상동 염색체가 한쪽 부모로부터 유전되고 다른 부모로부터는 해당 염색체에 대한 기여가 없는 경우를 단친 이염색체성(uniparental disomy, UPD)이라는 개념으로 처음 제안했다.^[11][12] 최초의 임상 사례는 1988년에 보고되었는데, 이는 낭성 섬유증과 저신장을 보이는 소녀가 어머니로부터 7번 염색체를 두 개 물려받은 경우였다.^[13][24] 1991년 이후, 가능한 47가지 이염색체성 중 29가지가 의학적 이유로 확인된 사람들에게서 발견되었다. 여기에는 염색체 2번, 5번부터 11번, 13번부터 16번, 21번, 22번이 포함된다.

참조

_[1] 논문 Mechanisms leading to uniparental disomy and their clinical consequences 2000-05
_[2] 서적 Human Molecular Genetics 3 https://archive.org/[...] Garland Science
_[3] 논문 A novel method for detecting uniparental disomy from trio genotypes identifies a significant excess in children with developmental disorders
_[4] 논문 Characterization of Prevalence and Health Consequences of Uniparental Disomy in Four Million Individuals from the General Population null 2019-11-07
_[5] 웹사이트 Meiosis: Uniparental Disomy https://www.peds.ufl[...] 2016-02-29
_[6] 웹사이트 Angelman Syndrome, Online Mendelian Inheritance in Man https://web.archive.[...]
_[7] 웹사이트 OMIM Entry - # 608149 - KAGAMI-OGATA SYNDROME https://omim.org/ent[...] 2020-09-01
_[8] 웹사이트 Chromosome 14 uniparental disomy syndrome information Diseases Database http://www.diseasesd[...] 2020-09-01
_[9] 논문 Phenotypic spectrum in uniparental disomy: Low incidence or lack of study http://www.ijhg.com/[...]
_[10] 논문 Mosaic genome-wide maternal isodiploidy: an extreme form of imprinting disorder presenting as prenatal diagnostic challenge 2017
_[11] 논문 A new genetic concept: the uniparental disomy and its potential effect, the isodisomy (author's transl) https://pubmed.ncbi.[...] 1980-03-01
_[12] 논문 Diagnostic testing for uniparental disomy: a points to consider statement from the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) 2020-07-01
_[13] 논문 Uniparental disomy as a mechanism for human genetic disease
_[14] 논문 Mechanisms leading to uniparental disomy and their clinical consequences 2000-05
_[15] 서적 Human Molecular Genetics 3 https://archive.org/[...] Garland Science
_[16] 논문 A novel method for detecting uniparental disomy from trio genotypes identifies a significant excess in children with developmental disorders
_[17] 논문 Characterization of Prevalence and Health Consequences of Uniparental Disomy in Four Million Individuals from the General Population null 2019-11-07
_[18] 웹사이트 Meiosis: Uniparental Disomy https://www.peds.ufl[...] 2016-02-29
_[19] 웹사이트 OMIM Entry - # 105830 - ANGELMAN SYNDROME; AS https://web.archive.[...] 2014-05-29
_[20] 웹사이트 OMIM Entry - # 608149 - KAGAMI-OGATA SYNDROME https://omim.org/ent[...] 2020-09-01
_[21] 웹사이트 Chromosome 14 uniparental disomy syndrome information Diseases Database http://www.diseasesd[...] 2020-09-01
_[22] 논문 Phenotypic spectrum in uniparental disomy: Low incidence or lack of study http://www.ijhg.com/[...]
_[23] 논문 Mosaic genome-wide maternal isodiploidy: an extreme form of imprinting disorder presenting as prenatal diagnostic challenge https://pubmed.ncbi.[...] 2017
_[24] 논문 Uniparental disomy as a mechanism for human genetic disease