MIT 연구진, 구순구개열 원인 유전자 메커니즘 첫 규명
미국 MIT 연구진이 구순구개열 발생과 관련된 새로운 유전자 메커니즘을 밝혀냈습니다. 단백질 전달 과정의 필수 요소인 tRNA 기능 장애가 얼굴 형성에 결정적인 영향을 미치는 것으로 확인됐습니다.
구순구개열, 흔하지만 복잡한 기형
유전과 환경이 결합해 발생
구순구개열은 미국 신생아 1,050명당 1명꼴로 나타나는 가장 흔한 선천성 질환 중 하나입니다. 태아의 입술이나 입천장을 형성하는 조직들이 정상적으로 융합되지 않을 때 발생하며, 유전적 요인과 환경적 요인이 함께 작용하는 것으로 알려져 있습니다.
MIT 생물학자들이 이 질환의 새로운 유전적 원인을 규명하면서, 선천성 안면기형의 발병 원리에 대한 이해가 한층 깊어졌습니다.
단백질 합성의 핵심 역할, tRNA
DDX1 유전자 변이로 기능 저하
연구팀은 단백질 합성에 관여하는 전사 RNA(tRNA)의 스플라이싱을 담당하는 DDX1 유전자에 주목했습니다. 이 유전자는 특정 아미노산을 리보솜에 전달하는 데 필요한 tRNA 생성에 핵심적인 역할을 합니다.
그러나 구순구개열 환자들에게서 자주 발견되는 특정 유전자 변이가 DDX1 기능을 약화시키는 것으로 나타났습니다. 그 결과, 특정 아미노산을 전달할 수 없는 상태가 되며 단백질 생산이 중단되고, 얼굴을 형성할 세포들이 제대로 자랄 수 없게 됩니다.
유전자 조절부인 e2p24.2의 핵심 역할
DDX1 발현량 불충분하면 얼굴 기형 유발
이같은 유전자 변이는 단백질을 만드는 DDX1 유전자의 발현을 조절하는 e2p24.2라는 조절 부위에서 발견됐습니다. DDX1의 충분한 발현이 막히면 기능적인 tRNA 양이 줄어, 가장 중요한 발달 시기에 필수 단백질이 제대로 만들어지지 못합니다.
이는 얼굴 조직이 원래 설계대로 형성되지 못하고 구순이나 구개열 같은 기형으로 이어질 수 있는 구조입니다.
신경 능선 세포, 왜 민감할까?
신경세포와 얼굴 구조 모두 형성하는 세포군
연구진은 신경능선세포가 이러한 tRNA 기능 장애에 특히 민감하다고 지적합니다. 이 세포는 뇌와 얼굴 구조를 모두 형성하는 다기능 세포로, 단백질 합성 차질에 매우 민감하게 반응합니다.
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이전 연구에서도 tRNA 경로 이상이나 리보솜 장애가 여러 신경 발달 장애와 연결된 바 있어, 이번 구순구개열 사례도 같은 메커니즘의 연장선이라 할 수 있습니다.
환경 요인도 원인이 될 수 있을까?
산화 스트레스, tRNA 손상 유발 가능
MIT 연구팀은 유전적 요인 외에 환경적 스트레스가 유사한 효과를 내는지도 추가로 연구하고 있습니다. 특히 산화 스트레스는 tRNA 기능을 방해할 가능성이 있어, 태아 알코올 중독이나 임신성 당뇨 같은 질병과의 연관성을 조사 중입니다.
이러한 조건들은 세포 내 산화 균형을 무너뜨려, tRNA 손상과 단백질 합성 장애를 유발할 수 있습니다. 따라서 구순구개열은 유전자 이상에 환경 요인이 더해져 나타나는 복합적 발달 질환일 수 있습니다.
핵심 요약
- 구순구개열 환자에게서 DDX1 유전자 기능 저하 발견
- 이는 단백질 합성 필수 요소인 tRNA 생성을 저해함
- 조절 DNA 영역 e2p24.2의 변이가 근본 원인으로 지목됨
- 산화 스트레스 등 환경 요인도 영향을 줄 가능성 제기
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