[유전학] 9.3 : 헌팅턴병, 정신분열증, 자폐증

 

 

이번 포스트에서는 사람 행동과 관련된 여러 유전병들에 대해 알아보자.

 

 

헌팅턴병(Huntington's disease, HD)

 

헌팅턴병은 퇴행성질환의 일종임. 이 때 퇴행성질환에 의해 cell이 죽는것 그 자체가 문제라기보다는 기능에 이상이 생기는 것이 큰 문제임. 실제로 사망 후 헌팅턴병, 혹은 유사하게 알츠하이머병, 파킨슨병 환자들의 뇌를 보면 degeneration이 많이 진행되어 있음을 알 수 있음. (이렇다 보니 죽을 cell을 청소하는 system도 fully active한 채로 존재하고 있음)

 

 

 

 

위 그림에는 헌팅턴병과 관련된 보고 기록이 나타나 있으므로 참고할 것.

 

 

헌팅턴병은 100% 유전병이며 single gene mutation으로부터 유발됨. 100,000명 중 5-10명 꼴로 발생하며 주로 35-44세 사이에 많이 발병함. 헌팅턴병은 현재 치료제가 없음. (실제로 genetic cause의 비중이 높을수록 증상이 빨리 나타나는 편이며, 심하고 치료도 어려운데다가 irreversible한 경향이 있음)

 

 

 

 

헌팅턴병 환자의 경우 위 그림에도 묘사되어 있는 것처럼 uncontrolled movement가 특징적으로 관찰되며, 그 밖에 massive한 neurodegeneration도 관찰됨.

 

 

 

 

헌팅턴병은 위 그림에 나타나 있는 9종류의 poly Q disease 중 하나임. (이 때 Q는 glutamine을 의미함) 일반적으로 poly Q disease는 Q를 encoding하는 repeat(CAA, CAG. 그 중에서도 특별히 CAG repeat)이 과하게 존재할 시 single protein 내의 glutamine이 엄청나게 늘어나고(Q extension) 그 결과 발생하게 됨. (일반적인 사람들도 Q repeat을 가지고 있기는 하지만, poly Q disease 환자들의 경우 특별히 더 많은 poly Q repeat이 관찰됨) 그러나 아직 어떤 이유에 의해 Q가 많아지는지에 대해서는 잘 알고 있지 못함.

 

 

그런데 poly Q repeat의 증가에 의해서 glutamine이 많아질 시 굉장히 끈적해져서(Q-Q interaction이 과도하게 유발) protein degredation이 제대로 이루어지지 않고 protein이 덩어리지게 됨.

 

 

실제로 핵 내에 Q가 많이 쌓일 시, 원래부터 Q 함량이 30% 가량으로 높은 많은 transcription factor들과 poly Q repeat을 가진 protein들이 서로 떡지게 되고 그 결과 gene expression이 제대로 이루어지지 않게 됨. 이런 종합적인 작용들에 의해 헌팅턴병을 비롯한 각종 poly Q disease들이 발생하게 됨.

 

 

이와 유사한 예로 fragile X mental retardation 등의 질병이 존재하고, 그 밖에 루게릭병의 경우 GGGGCC repeat에 의해 발생한다는 사실이 보고되어 있음.

 

 

 

정신분열증(Schizophrenia)

 

정신분열증은 전체 사람에서 1%정도의 비율로 관찰됨.

 

 

 

 

한편 위 자료에도 나타나 있는 것처럼 쌍둥이들의 경우 같이 정신분열증이 나타날 확률이 50%나 됨. 이를 통해 실제로 정신분열증도 유전학적 요인과 관련되어 있을 것이라는 것을 예상해볼 수 있음.

 

 

정신분열증은 다양한 인자들에 의해 발생하는 multifactorial한 질병임. 실제로 정신분열증은 유전적인 요인에 의해서도 발생할 수 있고 환경적인 요인에 의해서도 발생할 수 있음.

 

 

 

 

실제로 위 그림에 나타나 있는 것과 같이 GWAS(genome-wide association studies)를 이용해서 정신분열증 환자와 정산인의 single nucleotide polymorphisms(SNPs)를 비교하였는데, 이 방법을 사용했음에도 정신분열증과 관련된 주요한 gene을 찾아내지 못함.

 

그러다가 최근에는 copy number variations(CNVs), 그리고 epigenetic한 변형이 정신분열증을 유발시키는 원인 중 하나라고 여겨지고 있음. (실제로 최근에 정신분열증 환자에게서 CNVs가 3-4배 더 높게 나타난다는 것을 확인함)

 

 

자폐증(Autism)

 

 

자폐증을 포함한 5가지의 유사한 autism spectrum disorders(ASD)는 복잡하고 multifactorial한 disease임. 실제로 이들 질병의 경우 증상완화제가 있을 뿐 완벽한 치료제는 없음.

 

 

ASD의 경우 뇌의 부분들이 서로 따로 노는 것이 대표적인 증상 원인 중 하나임. (그리고 이 때 이 중 일부 뇌 영역이 overactivation될 시 서번트 증후군(Savant syndrome)이 됨.

 

 

흥미롭게도 자폐증과 정신분열증 사이에는 어느 정도의 유사성이 있음. 이들 둘 다 CNV의 차이가 꽤나 의미있을 것으로 생각되는 것이 대표적인 유사성 중 하나임.

 

 

 

 

그런데 위 표에서도 나타나 있는 것처럼 CNV 중 schizophrenia와 autism 간에 적고 많고의 경향성이 서로 반대되는 경우가 많음. (자폐증에서 많을 때 정신분열증에서는 적거나, 혹은 그 반대) 이를 봤을 때 뇌가 한쪽으로 쏠릴 시 뭔가 문제가 발생할 것임을 예상해볼 수 있음.

 

 

실제로 자폐증은 developmental signal transduction pathway가 증가된 채로 존재하고 이 때문에 신경세포가 과성장하는 경향이 있고, 반대로 정신분열증의 경우 developmental signal transduction pathway가 감소된 채로 존재하고, 이 때문에 신경세포의 성장이 더뎌지는 경향이 있음.

 

 

이 사례에서도 알 수 있는 것처럼 biological system에서는 homeostasis가 매우 중요함. (즉 하모니가 중요함) 따라서 homeostasis에서 벗어나 한쪽으로 쏠리는 일이 발생하게 되면 이는 대부분의 경우 disorder로 이어지게 됨.

 

 

 

 

다음 포스트부터는 DNA 재조합 기술들에 대해 알아보도록 하자.