COL7A1 mutation analysis in Korean patients with dystrophic epidermolysis bullosa

Abstract

[한글]이영양형 수포성 표피박리증(dystrophic epidermolysis bullosa, 이하 DEB)은 제 VII형 콜라겐의 유전자인 COL7A1의 돌연변이에 의해 고정 원섬유(anchoring fibril)에 결함이 생겨 약한 자극에도 쉽게 수포가 형성되는 질환이다. COL7A1은 32kb의 크기로 118개의 엑손(exon)으로 구성되어 있으며 인간의 단일 유전자로서는 가장 큰 유전자이다. 제 VII형 콜라겐은 중앙의 collagenous domain과 양쪽 아미노기(amino) 및 카르복시기(carboxy) 말단을 이루는 non-collagenous domain(각각 NC-1, NC-2)으로 이루어져 있다. DEB는 상염색체 우성 또는 열성으로 유전되며, 일반적으로 열성형인 경우 우성형보다 임상적으로 더 심한 임상양상을 나타내지만 같은 유전방식을 갖는 경우에서도 돌연변이의 위치 및 종류에 따라 다양한 임상양상을 나타낼 수 있다. 일례로 열성형 DEB 중 심한 임상양상을 보이는 경우 두 대립유전자 모두에서 조기 중단 코돈(premature termination codon, PTC)이 있는 반면, 우성형에서는 collagenous domain의 glycine 치환 돌연변이(glycine substitution, GS)를 보이는 경우가 많다. 현재까지 300개 이상의 COL7A1 돌연변이가 보고되었으나 아직 정확한 유전형-표현형의 관계는 알려져 있지 않다. 더욱이 국내의 DEB에 대한 연구는 간헐적인 증례보고 외에는 없는 실정이다.본 연구는 18가계(우성형 4가계, 열성형 14가계)를 대상으로 하였고, 총 33개의 대립유전자(한 가계에서 3개의 돌연변이 발견된 것 포함)에서 30개의 돌연변이를 발견하여 90.9%의 발견율을 보였다. 총 24가지의 돌연변이 중 기존에 보고되지 않은 새로운 돌연변이는 10가지 였으며, PTC 8개, insertion/deletion 6개, GS 5개, alternative splicing 5개였다. 반복적으로 나타나는 돌연변이(recurrent mutation)는 R669X, G798R, G2043R, G2204S, E2857X였으며 전체 돌연변이의 30%를 차지하였다. 발견된 각 돌연변이에 대해서 COL7A1 mRNA의 splicing에 대한 영향을 알아보기 위해 in silico study를 시행하였으며 donor 혹은 acceptor site의 Ri 값의 변화가 10개에서 관찰되었다. 10개의 돌연변이에서 Ri 값의 유의한 변화는 1094-G>C, 2392G>A (G798R), 6899A>G (Q2300R), 341G>T (G114V), 682+1G>A의 5개에서 나타났다. 임상양상에 따른 돌연변이의 양상은 다음과 같았다. 4명의 우성형에서 3개의 GS와 1개의 alternative splicing을 발견하였다. 열성형의 경우 임상양상을 경증(mitis or mild), 중등증(moderate severe), 중증(Hallopeau-Siemens or severe)으로 나누었을 때 경증에서는 alternative splicing/GS, alternative splicing/PTC의 두 예가 있었고, 중등증 및 중증에서는 PTC가 가장 많이 관찰되었다. 1예에서 Transient bullous dermolysis of newborn의 임상양상을 보였으며 돌연변이는 열성형으로 G798R/6246del27의 조합이었다.

[영문]Dystrophic epidermolysis bullosa (DEB) is characterized by mucocutaneous blistering, scarring and nail dystrophy following minor trauma. DEB is caused by mutations in the COL7A1 encoding type VII collagen, which is the major component of the anchoring fibrils. DEB occurs as either autosomal dominant or recessive trait, usually recessive form having more severe clinical presentation. However, the phenotypical variability also depends on the different type of mutations in DEB alleles and their position within the gene. To date, more than 300 different mutations have been reported, but we cannot predict the exact genotype-phenotype correlation. Furthermore, no systematic study has thus far revealed detailed delineation of COL7A1 mutations in Korean DEB patients except several case reports.In this study, we performed mutational analysis of 18 distinct Korean DEB families (4 dominant and 14 recessive). The result demonstrated 30 pathogenic COL7A1 mutations among total 33 alleles. It included total 24 kinds of COL7A1 mutation: 8 premature termination codons (PTC), 6 insertion/deletion frameshift mutations, 6 glycine substitutions (GS), 4 alternative splicings. We found out 10 novel mutations and 5 different recurrent mutations, R669X, G798R, G2043R, G2204S and E2857X. A computer analysis was carried out to assess the potential for each mutation to affect the splicing of the COL7A1 mRNA. It predicted information contents score (Ri) changes in 10 distinct mutations. Among the 10 mutations, 1094-G>C, 2392G>A (G798R), 6899A>G (Q2300R), 341G>T (G114V), 682+1G>A show significant Ri changes, which was confirmed to induce cryptic splicing in the previous reports or in this study. We classified the patients into four categories to investigate the genotype-phenotype correlation: dominant DEB; mild (mitis type), moderate severe, severe recessive DEB (Hallopeau-Siemens type). The mutations of DDEB families were 3 and 1 alternative splicing, and two patients of mild RDEB had compound heterozygosity of alternative splicing/GS and alternative splicing/PTC combinations. Most of mutations observed in moderate severe RDEB and HS-RDEB are PTC-causing mutations, which did not show any difference between two groups. This study also included 1 patient with rare variant of DEB, transient bullous dermolysis of newborn (TBDN), which was compound heterozygote for G798R and 6246del27.