차세대 염기서열 분석법을 이용한 3개 아시아 인구집단의 Y 염색체 STR 염기서열 변이 분석

Abstract

Y 염색체 STR (Y chromosomal STR, Y-STR)은 남성 특이적이며 세대 간 재조합 없이 전달되는 특성이 있어 부계 혈통을 추정하거나 남성∙여성 혼합물 내 남성 프로필의 확인에 유용하게 사용된다. 그러나, 기존의 Y 염색체 STR은 동일 부계에 속한 남성은 동일한 Y-STR 하플로타입을 가지게 되어 남성 개인 식별에 제한이 있어 Rapidly mutating (RM) Y 염색체 STR을 도입하여 동일 부계 내에서 남성 개인을 식별하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 한편, 차세대 염기서열 분석법(Massively Parallel Sequencing, MPS)으로 Y 염색체 STR을 분석하게 되면 보다 많은 마커를 한 번에 분석할 수 있으며, 염기서열 변이도 동시에 분석할 수 있어 식별력을 증대시킬 수 있다. 본 연구에서는 법유전학적 연구가 많지 않은 미얀마, 네팔, 파키스탄 인구집단에 속하는 261명을 대상으로 11 RM Y 염색체 STR 포함한 33개의 Y 염색체 STR을 MPS 방법으로 분석하여 STR 반복 영역 및 그 주변 영역의 염기서열 변이 및 분포를 조사하고, CE 분석법과 비교하여 관찰된 대립 유전자 수의 증가 정도를 제시하였으며, 기존 CE 방법과 MPS 방법 사이의 유전자형 일치정도를 조사하였다. 3개의 샘플이 DYS576 표지자에서 MPS 프라이머 결합 부위의 단일염기다형성 (Single nucleotide polymorphism, SNP) 돌연변이로 인해 모세관 전기영동법 (Capillary Electrophoresis, CE)과 MPS 방법 사이에 유전자형 불일치를 보였다. CE 기반 대립 유전자 수와 비교하였을 때, MPS 분석을 통해 240개의 대립 유전자 증가를 확인하였다 (287개에서 527개). 반복 영역의 변이로 인해 가장 많은 대립 유전자 수의 증가를 보인 표지자는 DYS449 였고 (4.17배 증가), 다음은 DYS518 이었다. 반복 영역의 주변 영역의 변이로 인해 가장 많은 대립 유전자 수의 증가를 보인 표지자는 DYF399S1 였고 (1.55배 증가), 다음은 DYS481 이었다. 분석된 33개 Y 염색체 STR 중 기존 22개 Y 염색체 STR보다 개수가 적은 11개의 RM Y 염색체 STR에서 훨씬 다양한 염기서열을 나타냈다. 특정 인구 집단에서 관찰된 대립 유전자의 상대적인 분포 차이가 DYS393 및 DYS635 표지자에서 남아시아 (네팔 및 파키스탄) 그리고 동남아시아 (미얀마) 인구 집단으로 나뉘어 관찰되었다. 또한, 특정 인구 집단에서만 관찰된 반복 영역의 주변 영역의 다형성도 확인되었다. 본 연구를 통해 주변 아시아 인구집단을 대상으로 Y 염색체 STR의 염기서열 분석에 대한 효용성을 보여주었다. 다양성이 높은 RM Y 염색체 STR의 염기서열 분석으로 얻어진 대립유전자 수의 증가와 그 분포를 제시하여 남성 개인 식별과 생물지리학적 정보 추정 가능성을 제시하였다. 아시아 인구집단에서 관찰된 Y-STR 염기서열 변이 정보는 법과학 실무에서 주변 아시아 인구 집단 남성과 관련된 사건을 해결하는데 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.