[책 소개] 유전자 사냥꾼, Genome: The Story of the Most Astonishing Scientific Adventure of Our Time–The Attempt to Map All the Genes in the Human Body

지난 한달 동안 육군훈련소로 기초 군사 훈련을 다녀왔습니다.  늦은 나이에 띠동갑 동생들과 군사 훈련을 받는게 육체적으로는 참 힘들었는데, 그래도 생각을 비우고 새롭게 다시 시작할 수 있는 계기가 된 것 같습니다. 논산 훈련소에서 새벽 3시에 복도에서 불침번을 서다가 우연히 책장에서 눈에 띈 책이 있는데, 그 책이 오늘 소개하고자 하는 ‘유전자 사냥꾼‘ 이라는 책입니다. 우연히 발견한 책이 제게 주말 시간의 단비 같은 존재가 되었는데, 주말 개인 정비 시간을 이용해서 참 재밌게 읽을 수 있었습니다.

이 책의 한국어판 제목은 ‘유전자 사냥꾼‘, 영문판 제목은 ‘Genome: The Story of the Most Astonishing Scientific Adventure of Our Time–The Attempt to Map All the Genes in the Human Body‘ 입니다.  이 책은 유전자의 발견과 유전자 지도를 작성하고자 하는 사람들의 노력을 그 당시 시대 상황과 함께 생생하게 그려내고 있습니다. 한국어판 초판 발행 일자를 살펴보니 무려 1995년!입니다 (영문판은 1990년). 25년 이상 지난 매우 오래된 책이지만, 유전자 지도를 완성하고자 하는 연구자들의 노력은 지금도 진행되고 있기에, 책의 내용은 아직까지도 유효한 것 같습니다.

이 책은 분자 생물학적 기법의 발견과 활용에 대한 역사적인 사건들을 소개함과 동시에, 이를 활용하여 사람들이 어떠한 시도를 했는지, 그리고 어떠한 실패와 좌절 속에서 지금에 이르렀는지를 담담하게 그려내고 있습니다. 오늘 날에 비추어 보면, 기법 상으로는 많이 뒤떨어져 있지만, 뒤떨어진 기법 (대부분 시퀀싱 대신에 유전체상의 tandem repeat 길이의 차이에 따른 RFLP 기법을 이용합니다.) 만을 활용해서도 어떻게 특정 유전자를 발견하고 이를 입증했는지를 보면서 당시의 노력에 감탄하게 됩니다.

대표적으로 소개하는 이야기 속에는 헌팅턴병과 근위축증, 그리고 가족성 암에 대한 이야기가 있는데, 교과서 속에서 딱딱하게 소개되었던 질병들이 실제로는 어떠한 배경 속에서 연구되었는지를 현실감 있게 그려내어 이해하는데 많은 도움을 주는 책입니다. 사실 지금도 기법만 시퀀싱으로 바뀌었을 뿐이지, 아직도 정확한 기전을 이해하지 못하고 있는 무수히 많은 질병에 대해서 연구자들은 비슷한 시도를 하고 있기에, 해당 이야기들은 연구자에게도 많은 영감을 준다고 생각합니다. 마치 역사 속에서 미래를 예측하고 배운다고 하는 것과 비슷한 맥락이라고 할까요?

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[유전학 중요개념 정리] Tandem repeat: STR and VNTR

닥터 프리즈너 속 헌팅턴병의 유전학: 삼염기 반복 질환과 Anticipation

휴먼 게놈 프로젝트, 그 이후.. 그리고 정밀 의료시대까지

책의 마지막 부분은 Human Genome Project에 대한 이야기와 시퀀싱 및 유전체 기술의 진보로 미래에 어떠한 변화가 일어날지에 대해서 예상하고, 대비해야할 부분들에 대한 언급이 있는데, 이미 25년이 지난 지금 시점에서 과거에 예측했던 부분들이 얼마나 맞았는지, 그리고 어떻게 다른지를 생각해보면서 책을 읽었습니다. 이러한 부분들에서 거꾸로 앞으로 25년 후에는 어떠할지를 예측해보는 것도 재미난 포인트 인 것 같습니다.

해당 책은 비록 지금은 절판되어 구매가 불가능 하지만, 아마존 등을 통해서 영문판을 구매하거나, 중고 서점에서 한국어판을 구할 수 있는 것 같습니다. 관심이 있는 분들께는 꼭 한번 읽어보시라고 추천하고 싶습니다.

 

[Reference]

Waldholz, Michael, and J. Bishop. Genome: the story of the most astonishing scientific adventure of our time–the attempt to map all the genes in the human body. Simon and Schuster, 1990.

 

닥터 프리즈너 속 헌팅턴병의 유전학: 삼염기 반복 질환과 Anticipation

최근에 챙겨보고 있는 드라마 ‘닥터 프리즈너‘를 보다보니, 다양한 유전병들이 등장하더군요. 특히 등장 인물들 간의 팽팽한 긴장감을 조성하는 소재로 ‘헌팅턴병‘이 등장해서 놀랐습니다. 오늘 마지막회를 앞두고,  이번 포스팅에는 삼염기 반복 질환 (Trinucleotide repeat disorder)의 하나인 유전학적으로도 매우 흥미로운 질병 중에 하나인 헌팅턴병에 대해서 포스팅을 남겨보고자 합니다.

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KBS 수목 드라마 ‘닥터 프리즈너’ 속 태강 그룹 이재준은 헌팅턴병이라는 유전 질환을 가진 것으로 드러납니다.

헌팅턴병과 헌팅틴 유전자

헌팅턴 병 또는 헌팅턴 무도병은 그 이름에서 알 수 있듯이, George Huntington이라는 의사에 의해서 처음 기술된 질환으로, 마치 춤을 추듯 무도회장에서 손발을 저는 증상을 특징으로 하는 상염색체 우성 (AD) 질환입니다. 최근에서야 해당 질환은 헌팅틴 (Huntingtin; HD)이라는 단백의 삼염기 반복에 이상에 의해 뇌세포가 영향을 받아 발생한다는 사실을 알게 되었습니다. 즉, 헌팅틴 단백은 Glutamine(Q)을 지정하는 CAG 염기가 반복되는 구간이 있는데, 이 부분의 길이가 길어지면 질병이 발생한다는 것입니다. 일반적으로 이러한 반복 구간은 유전자의 엑손 영역보다는 비전사 지역에 흔하게 존재하고, 이전에 다뤘던 STR (short tandem repeat)이라는 부분으로 많이 존재하는데 헌팅턴 유전자의 경우는 특이하게 엑손 영역에 이러한 서열이 존재하는 것입니다.

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[유전학 중요개념 정리] Tandem repeat: STR and VNTR

 

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[헌팅턴병의 유전학] 헌팅턴병은 4번 염색체 단완에 존재하는 헌팅틴 유전자 속 CAG repeat (삼염기 반복)이 비정상적으로 길어져 발생하게 됩니다.
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헌팅틴 유전자의 CAG repeat이 비정상적으로 길어지게 되면 뉴론의 퇴화를 유도하고, 헌팅턴병이 발현하게 됩니다.

삼염기 반복 질환과 Anticipation

헌팅턴병의 경우에는 위의 그림과 같이 CAG 서열이 반복되게 되는데, 이러한 반복 서열이 40개를 넘어가게 되면 무조건 질병이 발생하게 됩니다. 그리고 35~40개의 서열의 경우에는 투과도 (Penetrance)가 감소하고, 일반인들은 10~25개의 반복 서열을 가지는 것으로 되어있습니다. 재미있는 것은 닥터 프리즈너 속 태강 그룹의 회장과 이재준의 관계처럼, 남자 환자 (아버지)의 유전질환이 자식에게 물려질 경우, 그 증상의 발생이나 중증도가 훨씬 심해진다는 것입니다. 즉, 아버지의 유전질환이 자식에게 물려질 경우 훨씬 심한 질환으로 발생할 것이라는 것을 예상 (Anticipation)할 수 있게 됩니다. 

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이는 헌팅틴 유전자의 반복 서열이 자식에게 물려질 때, 일반적으로 아버지의 경우는 대부분 더 길어지게 되고, 어머니의 경우에는 거의 차이가 없게 되는데 기인합니다. 이러한 부모의 차이는 아직까지 정확한 원인을 알지 못하지만, 유전자 각인 (Genomic imprinting)이 영향이 있을 것으로 생각하고 있습니다.

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[유전학 중요개념 정리] Genomic imprinting and Uniparental disomy (UPD)

즉, 아버지 환자일 경우는 안그래도 긴데 더 길어질 것이고, 그래서 증상이 훨씬 더 심해질 것이라는 것이 예측 가능하게 되는 것이죠. 헌팅턴병과 비슷한 메카니즘을 가지는 다양한 삼염기 반복 질환이 존재합니다. 아래 표는 이러한 질환의 예와 해당 반복 서열을 나타내주고 있습니다. 대부분이 신경계 또는 근육 관련 이상 운동 질환인 것을 알 수 있습니다.

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다시 드라마 얘기로 돌아오면, 태강 그룹 회장의 헌팅틴 유전자를 물려받은 이재준은 반복 서열의 길이가 더 길어져, 더 이른 나이에 더 심한 증상을 앓을 것이라는 것이 예측 가능하게 되는 것입니다. 드라마 속 오정희가 가짜로 앓게 되는 판코니 빈혈의 경우도, 혈액학적 관점에서 재미있는 질환이지만, 해당 포스팅은 다음에 기회가 되면 남기기로 하고 이번 글은 여기까지 입니다.

 

[References]

NIH Genetic Home References : Huntington disease

Andrew, Susan E., et al. “The relationship between trinucleotide (CAG) repeat length and clinical features of Huntington’s disease.” Nature genetics 4.4 (1993): 398.

Kremer, Berry, et al. “A worldwide study of the Huntington’s disease mutation: the sensitivity and specificity of measuring CAG repeats.” New England Journal of Medicine 330.20 (1994): 1401-1406.