차세대 염기서열 분석법을 이용한 한국인 미토콘드리아 전체 DNA염기서열변이 분석

Abstract

법유전학 분야에서 미토콘드리아 DNA는 분해된 시료나 모근이 없는 머리카락과 같이 핵 DNA를 분석할 수 없는 경우에 동일 모계 확인을 위한 유용한 분석 대상이다. 그 동안의 미토콘드리아 DNA 분석은 Sanger 방식의 효율 한계 및 분석 가능한 시료 양의 제한으로 인해 조절 영역에만 집중되어 왔다. 하지만 미토콘드리아 DNA의 분석 범위를 전체 영역으로 확장하면, 조절 영역만을 대상으로 하였을 때보다 더 높은 식별력을 얻을 수 있음이 여러 연구를 통해 보고되었다. 한편, 최근 차세대 염기서열 분석법(Massively Parallel Sequencing, MPS)의 발전으로 미토콘드리아 전체 DNA를 효율적으로 분석하는 것이 가능해졌고, 기존의 Sanger 방법으로는 한계가 있었던 미토콘드리아 DNA의 이형질 변이를 분석하는 것도 보다 용이해졌다. 본 연구에서는 한국인 376명의 미토콘드리아 DNA 전체 영역을 긴 범위 PCR을 통해 두 개의 절편으로 나누어 증폭시키고, Nextera XT DNA Library preparation kit을 사용해 MPS 라이브러리를 생성하였다. MPS는 MiSeq 장비를 이용해 수행한 후, 생성된 자료는 GATK Mutect2 파이프라인을 이용해 분석되었다. 미토콘드리아 DNA의 분석 범위를 조절 영역에서 전체 영역으로 확장함으로써 조절 영역에 비해 추가로 58개의 하플로타입을 관찰할 수 있었고, 변별력 (Discrimination capacity)은 조절 영역 0.8138에서 전체 영역 0.9681로 증가하였다. 미토콘드리아 DNA 점 이형질 변이는 5%의 검출 한도로 분석되었으며 조절 영역 36개 및 암호 영역 94개로 총 130개가 관찰되었다. 가장 많이 관찰된 점 이형질 변이는 152번 위치로 총 5번 발견되었다. 미토콘드리아 DNA 길이 이형질 변이는 양방향 리드를 통합하는 기존의 MPS 자료 분석 방법으로는 한계가 있어, 단방향 리드 분석을 통해 특정화를 시도해 볼 필요가 있었다. 본 연구를 통해 미토콘드리아 DNA 식별력에 있어 전체 영역 분석의 효용성을 확인하였고, 점 이형질 변이에 대한 정보를 축적함으로서 동일인 혹은 동일 모계 판단에 유용한 정보를 제공할 수 있었다. 미토콘드리아 DNA 전체 영역에 걸친 한국인 집단의 유전학적 통계량은 법과학 실무 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.