Genetic Analysis for Non-Syndromic Peg lateralis Using Whole Exome Sequencing

Abstract

Although peg-shaped lateral incisors are a common dental anomaly, the genetic mechanisms underlying peg lateralis are poorly understood, particularly in cases without associated anomalies. The present study aimed to identify potential candidate genes contributing to the development of non-syndromic peg lateralis, by performing whole-exome sequencing (WES). Saliva samples were collected from 20 cases of unrelated Korean individuals that were; not associated with other anomalies. WES was conducted on these samples, and variants were filtered using criteria of a p-value < 0.05, a false discovery rate < 10-10, and an odds ratio > 1. In silico mutation impact analysis was performed using Polymorphism Phenotyping v2, sorting intolerant from tolerant, and integrated score of co-evolution and conservation algorithms. We identified a heterozygous allele, which are candidate genes unknown gene, a AL132642 and OTOP1 which encodes the Otopetrin-1 protein, a proton channel, in all 20 individuals. Gene Ontology analysis revealed an association between candidate genes and peg lateralis. We further confirmed that the peg lateralis candidate variants of the same genotype were found in the family member of three subjects. The results suggest a possible function of new identified genes, which is yet to be studied, and identified it as new candidates contributing to the development of peg lateralis. This study provides new insights into the genetic basis of non-syndromic peg lateralis and has important implications for further studies on the role of new genes in peg lateralis.

왜소측절치 (peg lateralis)은 흔한 치아 형태 이상이지만, 이에 관한 유전적 메커니즘은 잘 알려져 있지 않다. 이에 따라 본 연구는 전장엑솜시퀀싱 (Whole exome sequencing, WES)을 통해 증후군과 상관없는 왜소치 발생에 기여하는 잠재적인 후보 유전자를 식별하는 것을 목표로 하였다. 다른 치아 이상을 가지지 않으며, 증후군과 관련이 없는 독립된 20명의 한국인으로부터 타액을 채취하였다. 전장엑솜시퀀싱 분석을 하여 100명의 정상 한국인 그룹과 비교하였다. 정상 그룹과 비교하여 환자 그룹에서 특이적으로 많이 발견되는 변이를 p-value < 0.05, false discovery rate < 10-10, 그리고 odds ratio > 1을 기준으로 선별하였다. 선별된 변이들을 Polymolphism Phenotyping v2, Sorting Intolerant From Tolerant, 그리고 integarated score of co-evolution and conservation 3가지 알려진 도구와, in-silico 단백질 구조 분석을 통해 변이로 인한 단백질의 기능이상을 판별하였다. 본 연구에서는 20명의 모든 개인에서 양성자 채널인 otopetrin-1 단백질을 encoding 하는 이형 OTOP1 과 잘 알려져 있지 않은 AL132642 두 개의 대립 유전자 후보가 확인되었다. 또한, 유전자 온톨로지 분석 결과 후보 유전자들과 왜소치 사이의 기능적 연관성이 확인되었다. 추가적으로 실험자의 가족에서 왜소치를 가진 다른 구성원들에게도 동일한 유전자형의 왜소치 후보 변이체들이 발견되었다. 이 결과는 아직 연구되지 않은 두 개의 후보 유전자들의 새로운 기능의 가능성을 제시하고, 왜소측절치 발생에 기여하는 새로운 후보로 확인되었다. 본 연구는 증후군과 관련 없는 왜소치의 유전적 기초에 대한 새로운 이해를 제공하고, 새로운 유전자의 치아 발생 과정 중의 역할에 대한 후속 연구를 위한 배경이 될 수 있을 것으로 생각된다.