EDA 돌연변이에 의한 부분 무치증 : 두 가계 사례 기반 유전형-표현형 상관성 분석 = Oligodontia associated with EDA mutations : Analysis of genotype-phenotype correlations in two family cases

국문 초록 (Abstract)

연구 배경 및 목적
종양 괴사 인자 리간드 슈퍼패밀리 (tumor necrosis factor ligand superfamily)에 속하는 Ectodysplasin A (EDA) 유전자는 초기 상피- 중간엽 상호작용 (epithelial-mesenchymal interaction)에 관여하여 외배엽 유래 기관의 형성을 조절한다. 여러 연구를 통하여 EDA 유전자 돌연변이가 X 염색체 연관 외배엽 이형성증 (X-linked ectodermal dysplasia, X-linked ED)과 비증후군성 부분 무치증 (non-syndromic oligodontia, NSO)을 유발할 수 있음이 보고되고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 부분 무치증 환자를 포함하는 두 가계에서 발견된 EDA 유전자 돌연변이의 기능적 결과를 규명하고, 유전형과 표현형 간의 상관성을 분석하는 것이다.
방법
X 염색체 연관 부분 무치증 환자 1명씩을 포함하는 두 가계를 대상으로 후보 유전자 염기서열 분석 (candidate gene sequencing)과 전체 엑솜 염기서열 분석 (whole-exome sequencing)을 이용하여 EDA 유전자 돌연변이를 분석하였다. 첫 번째 가계는 ED의 다양한 발현 양상을 보이는 환자를 포함하였고, 두 번째 가계는 NSO 환자를 포함하였다.
결과
돌연변이 분석 결과 EDA 유전자 (NM_001399.5)에서 두 개의 과오 돌연변이 (missense mutation)를 확인하였다. 하나는 새로운 변이(c.787A＞C p.(Lys263Gln))로 가계 2에서 확인되었고, 다른 하나는 기존에 보고된 돌연변이 (c.457C＞T p.(Arg153Cys))로 가계 1에서 확인되었다. 변이가 발생한 모든 잔기 (residues)는 진화적으로 고도로 보존된 아미노산이었다. p.(Arg153Cys) 돌연변이는 퓨린 인식부위 (furin recognition site)를 손상시켜 EDA 활성화를 위해 필요한 단백질 절단 (cleavage) 과정에 영향을 미칠 것으로 예측되었다. TNF 상동 도메인 (TNF homology domain)에 위치하는 p.(Lys263Gln) 돌연변이는 EDA 수용체와의 결합을 방해할 것으로 예측되었다. p.(Lys263Gln) 돌연변이는 NSO와 연관되었으며, p.(Arg153Cys) 돌연변이는 ED의 양상을 보였다.
결론
본 연구는 ED 및 NSO와 연관된 EDA 유전자의 특성과 병인에 대한 이해를 증진시키고, EDA 돌연변이의 스펙트럼을 확장하는 데 기여할 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background and Objectives
The ectodysplasin A (EDA) gene, a member of the tumor necrosis factor ligand superfamily, is involved in the early epithelial– mesenchymal interaction that regulates ectoderm-derived appendage formation. Numerous studies have shown that mutations in the EDA gene can cause X-linked ectodermal dysplasia (ED) and non-syndromic oligodontia (NSO). Accordingly, this study aimed to investigate the functional consequences of EDA gene mutations in two oligodontia families, and to analyze the genotype-phenotype correlations.
Methods
We investigated EDA gene mutations in two X-linked oligodontia families using candidate gene sequencing and whole-exome sequencing, with a single proband identified and studied for each family. The first family included a patient exhibiting variable expressions of ED, while the second family had a patient with NSO.
Results
Mutational analysis identified two missense mutations in the EDA gene (NM_001399.5): one novel mutation, c.787A＞C p.(Lys263Gln), in family 2; and one previously reported mutation, c.457C＞T p.(Arg153Cys), in family 1. All mutated residues are evolutionarily highly conserved amino acids. The p.(Arg153Cys) mutation would destroy the furin recognition site and affect the cleavage of EDA. The p.(Lys263Gln) mutation in a TNF homology domain would interfere with the binding to the EDA receptor. The p.(Lys263Gln) mutation was associated with NSO, while the other mutation demonstrated ED.
Conclusions
This study helps to better understand the nature of EDA-related ED and NSO and their pathogenesis, and it expands the mutational spectrum of EDA mutations.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• II. 연구 대상 및 방법 6
• 2.1 연구 대상 6
• 2.2 후보 유전자 염기서열 분석 6
• 2.3 전체 엑솜 염기서열 분석 7
• 2.4 EDA cDNA 클로닝 및 돌연변이 유도 7
• 2.5 세포 배양 및 일시적 형질 도입 8
• 2.6 웨스턴 블롯 분석 8
• 2.7 단백질 구조 분석 9
• 2.8 돌연변이 효과의 In Silico 예측 10
• III. 결과 11
• 3.1 가계 1 11
• 3.2 가계 2 14
• IV. 고찰 18
• V. 결론 23
• 참고 문헌 24
• 영문 초록 31