헌팅턴 무도병이 세대가 지나갈수록 더 빨리 발병하게 되는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 우성 유전병에 해당하는 헌팅턴 무도병은 세대가 지나갈수록 더 조기 발병하는 것 확률이 높아진다고 하던데 유전학적으로 그 원리가 무엇인지 궁금합니다.
헌팅턴 무도병이 세대를 거듭할수록 더 일찍 발병하는 현상을 '유전적 조기 발현'이라고 부르는데요, 헌팅턴 무도병은 헌팅틴(HTT) 유전자 안에 있는 CAG 삼염기 반복 서열이 비정상적으로 늘어남으로써 발생합니다. 정상인의 경우 CAG 반복 수가 보통 35회 이하인데, 환자에서는 이 반복 수가 36회 이상으로 늘어나며, 반복 수가 많을수록 헌팅틴 단백질 내부에 폴리글루타민(PolyQ) 사슬이 길어지게 됩니다. 이 사슬은 단백질을 비정상적으로 접히게 하고 신경세포에 독성을 일으켜 결국 신경세포 퇴행과 증상을 유발합니다.
이러한 헌팅턴 무도병이 세대를 거듭할수록 발병이 빨라지는 이유는, 유전자가 자식 세대로 전달될 때 이 CAG 반복 서열이 불안정하게 더 늘어날 수 있기 때문인데요, 특히 정자 형성 과정(감수분열)에서 이 반복 서열이 불안정하게 증폭되는 경향이 강하기 때문에, 아버지로부터 유전될 때 더 빠르게 반복 수가 증가하는 경우가 많습니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 질문자님.
이중철 과학기술전문가입니다.🙂
질문하신 내용 잘 읽어보았습니다. 헌팅턴병의 유전적 특성인 '조기 발병' 현상에 대해 궁금해하시는군요. 매우 흥미로운 질문입니다. 저의 전문 식견을 바탕으로 풍부하면서도 쉽고 명쾌하게 답변해 드릴게요! ✨=======
1.질문의 요지:
헌팅턴 무도병이 세대가 지나면서 더 이른 나이에 발병하게 되는 유전학적 원리가 궁금하시군요.
2.답변:
가장 중요한 점: 헌팅턴병의 조기 발병 현상은 'CAG' 염기 서열의 반복 횟수가 세대를 거듭할수록 증가하는 '삼중핵산 반복 확장(Trinucleotide Repeat Expansion)' 현상 때문입니다.
3.구체적인 설명 및 근거:
이유:
헌팅턴병은 헌팅틴(HTT) 유전자에 존재하는 'CAG'라는 세 개의 염기가 반복적으로 나타나는 유전 질환입니다.
건강한 사람의 경우 이 CAG 서열이 10~26회 반복되지만, 헌팅턴병 환자는 36회 이상 반복됩니다.
CAG 반복 횟수가 많을수록 질병이 더 빨리 발병하고 증상이 심해집니다.
4.(참고)실제 사례/대응방안 등:
'삼중핵산 반복 확장' 현상:
- 헌팅턴병 유전자는 다음 세대로 전달되는 과정에서 CAG 반복 횟수가 불안정하게 증가하는 경향을 보입니다.
이러한 현상은 특히 남성의 생식세포(정자) 형성 과정에서 두드러지게 나타납니다.
- 예를 들어, 한 아버지가 40번의 CAG 반복 횟수를 가진 헌팅턴병 유전자를 가지고 있다면, 그의 자녀는 45회, 혹은 50회 이상으로 반복 횟수가 증가된 유전자를 물려받을 수 있습니다.
조기 발병의 원리:
- 이렇게 증가된 CAG 반복 횟수는 질병의 '나이 시계'를 더 빠르게 만듭니다.
반복 횟수가 36~40회면 성인기에 발병하지만, 60회 이상으로 크게 늘어나면 청소년기에 발병하는 '청소년형 헌팅턴병'으로 나타나기도 합니다.
- 이는 유전자 내의 '반복 횟수'가 질병의 발병 시기와 상관관계를 가지기 때문입니다.
반복 횟수가 많을수록 불안정해지고, 독성 단백질이 더 빠르게 축적되어 증상이 조기에 나타나게 됩니다.
5.결론:
헌팅턴병은 유전자가 대물림될 때마다 CAG 염기 서열의 반복 횟수가 늘어나는 '예측 불가능한 증폭' 현상이 일어납니다.
이로 인해 다음 세대로 갈수록 발병 연령이 빨라지고, 이를 유전학에서는 '예상(Anticipation)' 현상이라고 부릅니다.
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궁금증이 조금이라도 해소되셨기를 바랍니다.
이상, 이중철 과학기술전문가였습니다.🙂
감사합니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
헌팅턴무도병은 HTT 유전자내에 CAG삼핵산반복서열이 원인으로 지목되고있습니다.
이 반복구간은 세대를거치면서 불안정하게 늘어나기 쉽고,
반복수가 많아질수록 단백질의 비정상적 응집이 빨리일어나기때문에
후대로갈수록 더 어린나이에 발병하는 유전적인 기대현상이 나타난다고합니다.
감사합니다.
유전적 불안정성이 원인입니다.
즉, 유전자의 특정 반복 서열이 세대를 거듭하며 비정상적으로 길어지는 삼염기 반복 확장이 발생합니다.
헌팅턴 무도병은 HTT 유전자에 의해 발생합니다.
이 유전자는 뉴런의 정상적인 기능에 중요한 역할을 하는 헌팅틴 단백질을 만드는데, 이 유전자 내에 CAG라는 세 개의 염기 서열이 반복되는 구간이 있습니다.
정상인에게 이 CAG 반복 서열은 일반적으로 10~35회 정도 나타납니다. 하지만 이 횟수가 36회 이상으로 늘어나면, 확장된 CAG 서열이 비정상적인 헌팅틴 단백질을 생성합니다. 이 비정상적인 단백질은 신경 세포에 독성을 일으켜 뇌의 특정 부위, 특히 기저핵의 신경 세포를 손상시키고 점진적으로 파괴하게 됩니다.
그런데, 헌팅턴 무도병은 우성 유전 질환으로, 부모 중 한 명에게서 돌연변이 유전자를 물려받으면 발병하게 됩니다.
유전적 불안정성은 이 돌연변이 유전자가 다음 세대로 전달될 때, CAG 반복 서열의 길이가 더 길어지는 현상을 뜻하는 것이죠. 그리고 CAG 반복 서열의 길이가 길어질수록, 헌팅틴 단백질의 독성이 강해져 신경 손상이 더 빠르게 진행됩니다. 따라서 반복 서열의 길이가 길어질수록 증상이 더 일찍 나타나고 병의 진행 속도도 빨라집니다.
결론적으로 할아버지에게서 40개의 CAG 반복 서열을 물려받은 아버지는 50개, 그리고 그 아들은 60개의 반복 서열을 물려받을 수 있기 때문에, 할아버지는 60대에 발병했지만, 아버지는 40대에, 손자는 20대에 발병하게 되는 것입니다.
헌팅턴 무도병의 발병 시기가 세대를 거치며 빨라지는 이유는 원인 유전자인 헌팅틴(HTT) 유전자 내의 특정 염기서열(CAG) 반복 횟수가 자손에게 유전될 때 증가하는 경향이 있기 때문입니다. 이 CAG 반복 서열은 유전적으로 불안정하여 생식세포, 특히 정자가 형성되는 과정에서 그 길이가 확장될 수 있으며, 반복 횟수가 많을수록 단백질 변형이 심해져 더 이른 나이에 신경세포 손상을 유발하고 증상이 나타나게 됩니다. 따라서 세대가 진행될수록 CAG 반복 횟수가 누적되어 증가하면서 발병 연령이 낮아지는 유전적 예측 현상이 발생합니다.