한국인 기관지확장증 및 만성 췌장염 환자에서 낭포성 섬유증 막전도 조절 인자(CFTR) 유전자 분석

Abstract

[한글]CFTR(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) 유전자는 서양인에 흔한 유전병인 낭포성 섬유증(cystic fibrosis; CF)과 관련되어 처음 클로닝 되었다. 그러나 그 후 이 유전자의 변이가 낭포성 섬유증 뿐만 아니라 기관지확장증 및 만성 췌장염 등 여러 호흡계 및 소화계 질환과 관련이 있는 것이 입증되었다.

CFTR 단백은 Cl- 통로 기능을 갖고 있으며 Cl- HCO3- exchange를 조절하는 기능도 갖고 있다. 이런 음이온 수송기능의 손상이 질병 발생에 중요한 역할을 하는 것으로 알려지고 있다. 본 실험에서는 먼저 CFTR의 어떤 유전자 변이가 한국인에서 기관지확장증 및 만성 췌장염과 관련이 있는지를 찾고자 하였으며, CFTR 변이 유전자의 질병관련성을 분자생물학적으로 규명하고자 하였다.

본 실험에서는 먼저 gene scanning 법을 이용하여 117명의 정상인과 75명의 기관지확장증 및 만성 췌장염 환자에서 총 11개의 CFTR 유전자 변이를 발견하였다. 찾은 변이에 대해 전체 대상자 192명의 sample 즉 384개의 chromosome을 가지고 haplotype assembly 분석을 실시한 결과 15개의 가능한 haplotype을 확인하였다. 그 중 Q1352H, IVS8 T5 와 E217G 변이를 포함하는 haplotype은 통계 분석 결과 기관지확장증 및 만성 췌장염과 관계됨을 확인하였다. 한편 IVS8 T5를 가지는 2개의 haplotype을 비교해 보았을때 T5-V470이 T5-M470보다 더 강한 질환 연관성을 나타내었다. 그리고 이러한 유전자 변이에 대해 mutagenesis clone을 만들어 세포에서 Cl- 통로 활성과 음이온 교환단백 활성을 측정해 본 결과 변이가 있으면 원형에 비해 Cl- 통로 활성과 CFTR 의존적 음이온 교환단백 활성이 감소함을 확인하였다. 더욱이 Q1352H 변이의 경우 실제 인구 집단에서는 M470V 변이와 같은 haplotype에 존재하는데, double mutagenesis 실험으로 Q1352H와 M470V 변이를 동시에 일으켰을때 Cl- 통로 활성과 CFTR 의존적 음이온 교환단백 활성이 완전히 없어짐을 확인하였다.

이상의 결과를 종합하여 볼때 CFTR 유전자 변이가 기관지확장증 및 만성 췌장염 질환과 관련이 있으며 하나의 유전자 변이 보다는 cis-gene의 여러 가지 유전자 변이의 상호작용이 그 유전자의 기능에 더 많은 영향을 미침을 확인할 수 있었다.

[영문]Aberrant membrane transport caused by mutations in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) gene is associated with a wide spectrum of respiratory and digestive diseases including cystic fibrosis. Using a gene scanning method, we found 11 polymorphisms and mutations in the CFTR gene in Korean population. Individual variations at these loci were analyzed by conventional DNA screening in 117 control and 75 patients with bronchiectasis or chronic pancreatitis. In a haplotype determination based on Bayesian algorithm, fifteen haplotypes were assembled in the 192 individuals tested. Several haplotypes, especially with Q1352H, IVS8 T5, and E217G were found to be the candidate haplotypes associated with the respiratory or pancreatic diseases in a case-control study. Notably, a common polymorphism of M470V appears to affect the intensity of disease association. Among the two haplotypes having IVS8 T5, the T5-V470 haplotype showed higher disease association than the T5-M470 haplotype. In addition, a Q1352H mutation found in a V470 background showed the strongest disease association. The physiological significance of the mutations was vigorously analyzed. The nonsynonymous E217G and Q1352H mutations in the same M470 background showed a 60-80% reduced CFTR Cl- currents and HCO3- transport activities. Moreover, additional polymorphic variation of M470V on the Q1352H mutation completely abolished the CFTR anion transport activities. These findings provide the first evidence for the importance of CFTR mutations in the korean population. Importantly, the results also reveal that interaction between multiple genetic variations in a cis-gene affect the final destined function of gene products.