한국인에서 GPR74 및 GNB3 유전자 다형성과 비만과의 연관성 연구

Abstract

[한글]비만은 현재 전 세계적으로 심각한 국민 보건 문제로 인식되고 있으며, 관상동맥질환, 고혈압, 심부전 등의 심혈관계 질환 및 제 2형 당뇨와 같은 만성 질환에서 가장 중요한 위험 요인 중 하나로 분류되고 있다. 이와 같이 비만 및 비만이 동반된 심혈관계 질환은 생활 습관이나 환경적인 영향과 함께 유전적 요인에 의해 발생하는 복합형질 질환 (complex trait disease)으로서 그 원인인자가 불분명하고 상호작용 기작도 정확하게 밝혀져 있지 않을 뿐만 아니라, 또한 환경적 요인의 조절만으로는 유병률 및 사망률을 감소시키는데 한계가 있다. 그러므로 유전적 위험요인의 규명으로 고위험군을 분류하고 유전 역학적 연구를 통한 환경적 요인을 조절함으로써 질병 발생에 대한 예측과 예방이 수행되어야 한다. G-protein-coupled receptor 74 (GPR74) 유전자는 체중조절에 관여하는 후보 유전자 중 하나로서, 심혈관의 조절과 식이 섭취의 영향에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 neuropeptide FF와 높은 친화력이 있으며 체내 지방분해와도 유의한 관련성이 있는 것으로 나타났다. 한편 G-protein은 세포 내 다양한 신호 전달에 관여하고, 특히 G-protein β3 subunit (GNB3) 유전자 내의 C825T 다형성은 다양한 인종 집단에서 비만, 고혈압, 관상동맥질환, 고지혈증, 그리고 당뇨병 등의 발생과 연관이 있는 것으로 조사되었으나 다른 집단에서는 상반된 결과가 나타났다. 따라서 본 연구는 한국인 집단 내에서 GPR74와 GNB3 유전자의 유전적 다형성과 비만 간의 연관성 유무 및 정도를 haplotype으로 분석하였으며 또한 유전자 간의 상호작용 관계를 조사함으로써 비만 발생 또는 억제에 있어 이들 두 유전자의 상호작용 현상을 규명하고자 하였다.

본 연구에 사용된 표본들은 연세의료원 심장혈관병원에 내원한 한국인을 대상으로 수집되었으며 임상 기준에 따라 3 종류의 모델로 분류하여 분석하였다. 먼저 비만군 (BMI ≥ 25 kg/m2)과 정상대조군 (BMI < 25 kg/m2)으로 분류하였고 (모델 1), 기준을 더 엄격히 적용하여 모델 2와 3을 구성하여 분석하였다. 분석에 사용된 SNP들은 GPR74 유전자에서 C5564T (rs6824342), C15539G (rs9637554), A63920G (rs12510838), A84008G (rs9291171), G105951A (rs11940196) 등 모두 5 개를 선발하였고, GNB3 유전자에서는 C825T (rs5443), C1429T (rs5446), G5177A (rs2301338) 등 3 개를 선정하여 분석하였다. 모든 표본의 유전자형은 TaqMan? assay 방법을 이용하여 분석되었다. 이들 분석 결과 가운데 모델 2에서는 고도 비만군, 비만 위험군, 그리고 정상군 간에 GPR74 C5564T와 C15539G의 유전자형과 대립인자 빈도에서 유의한 연관성이 있는 것으로 조사되었으며 (P<0.001, P<0.05), GPR74 GAAG와 CAAG haplotypes 빈도 역시 세 군 간에 매우 유의한 차이가 나타났다 (P=0.027, P<0.001). 모델 3에서 GPR74 C5564T의 CC와 CT에 대한 TT 유전자형의 우도비는 유의적으로 높게 조사되었다 (OR, 1.803; 95% CI, 1.011-3.215; P=0.044). 한편 유전자-유전자 상호작용 분석 결과에서는 GPR74 C5564T의 CC 유전자형과 GNB3 C825T CC형이 비만군에서 유의한 보호 효과 로 작용하는 반면 (OR, 0.478; 95% CI, 0.237-0.966; P=0.0364), GPR74 5564TT 유전자형과 GNB3 1429C 대립인자 간 또는 GNB3 5177A 대립인자 간의 상호관계는 비만에 대해 매우 유의한 유발 효과가 있는 것으로 조사되었다 (OR, 2.023; 95% CI, 1.107-3.696; P=0.0202 and OR, 2.474; 95% CI, 1.076-5.687; P=0.0283).

본 연구를 수행한 결과, 한국인 집단에서는 GPR74 및 GNB3 유전자 다형성들 간의 상호작용을 통해 비만에 대한 보호 효과 또는 유발 효과를 모두 나타내는 것으로 분석되었다. 향후 진행되어야 할 연구는 더 많은 한국인 비만 환자군을 대상으로 유전체 전장분석을 수행하고 이를 통해 발굴된 유의한 유전자 변이들에 대한 기능적 연구이다. 또한 유전자-유전자 상호작용을 통해 비만과 직?간접으로 영향을 주는 위험인자를 발굴함으로써 비만에 대한 유전적 위험인자 프로파일 및 질병예측 프로그램 구축에 필요한 기초자료를 확립하는 것이다.

[영문]Obesity is a globally serious public health problem, and becoming recognized as one of the most important risk factors for coronary artery disease, hypertension, stroke and type 2 diabetes mellitus. Obesity is complex trait disease caused by a combination of both genetic and environmental influences. G-protein-coupled receptor 74 (GPR74), called neuropeptide FF2 (NPFF2), is a novel candidate gene in the regulation of body weight and has a high affinity for NPFF, which is known to be important for cardiovascular regulation and effect on food intake. Recent study has been reported that a common haplotype in the GPR74 gene is associated with protection against obesity in Scandinavian populations. Heterotrimeric G-proteins are intracellular signal transducers, and C825T polymorphism in the gene encoding the G-protein β3 subunit (GNB3) has been associated with obesity, hypertension, and diabetes mellitus. However, several large studies have been shown the controversial results. Thus, we carried out a case-control study to investigate whether genetic variations in the GPR74 and GNB3 genes are associated with obesity in Koreans.

We examined a sample population of 624 Koreans, comprising of 312 cases (obese subjects, BMI ≥ 25 kg/m2) and 312 controls (nonobese subjects, BMI < 25 kg/m2) in Model 1, which were recruited from Cardiovascular Genome Center in Korea. Also, Model 2 and 3 consist of an extreme case-control group according to more stringent definitions than those used for Model 1. We analyzed 5 single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the GPR74 gene (C5564T, C15539G, A63920G, A84008G, G105951A) and 3 SNPs in the GNB3 gene (C825T, C1429T, G5177A). All subjects were genotyped for these polymorphisms using the TaqMan? Assay (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA).

The allele and genotype frequencies of GPR74 C5564T and C15539G polymorphisms were significantly different among Model 2 (P<0.001 in C5564T, P<0.05 in C15539G). In addition, the GAAG and CAAG haplotypes of the GPR74 gene were significantly associated with BMI status (P =0.027 and <0.001, respectively). In the logistic analysis of Model 3, the GPR74 5564T allele was associated with significant OR for obesity in a recessive model (OR, 1.803; CI, 1.011-3.215; P=0.044). In analysis of gene-gene interaction, GPR74 5564CC and GNB3 825CC genotypes had significantly protective effect for obesity (OR, 0.478; 95% CI, 0.237-0.966; P=0.0364), and also presented synergistically predisposing effect between GPR74 5564TT genotype and GNB3 1429C carriers or GNB3 5177A carriers (OR, 2.023; 95% CI, 1.107-3.696; P=0.0202 and OR, 2.474; 95% CI, 1.076-5.687; P=0.0283).

These findings imply that the interaction between GPR74 and GNB3 genes has the predisposing or protective effect for obesity in Koreans. The possible role of GPR74 and GNB3 polymorphisms as genetic contributors to obesity susceptibility and protection merits further studies. Further investigations also are required to analyze association of these polymorphisms with obesity in other ethnic populations, and further larger studies are needed to identify genetic risk factors for obesity in Koreans using genome-wide association study (GWAS).