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

이번 글은 유전체 각인 (Genomic imprinting)과 단친성 이염색체 (Uniparental disomy; UPD)의 개념을 정리하는 포스팅을 남기고자 합니다.  사실 전문의 시험 공부를 하면서도 이 두개념은 상당히 중요해서 많이 봤었던 기억이 남는데, 사실 족보로 공부하다보니 확실한 개념을 갖지 못했던 것 같습니다. 최근에 관심을 갖고 여러 논문을 보면서 관련 개념이 확실히 잡혀서 정리하는 차원의 포스팅입니다.

사실 저도 위 두 개념은 사실 단어의 의미가 낯설어서, 처음에 의미가 잘 와닿지 않았습니다. 그러나 NIH의 Genetic Home reference에 잘 정리된 글이 있어 쉽게 이해할 수 있었습니다. 먼저 개념의 이해를 위해서 단어의 뜻부터 살펴보겠습니다.

Genomic Imprinting: 유전체(Genome)에 새겨 넣다 (Imprint). Genomic imprinting은 일종의 표식을 남기는 행위인데, 그 유전자의 기원이 아버지로부터 온 것인지 또는 어머니로부터 온 것인지를 methylation (Epigenetic modification) 을 통해서 표지하는 것을 가리킵니다. 아직 이러한 유전체 각인의 정확한 이유와 메커니즘에 대해서는 정확히 알려져 있지 않지만, 이러한 표식은 특정 유전자에서는 부계 또는 모계로 부터 유전된 유전자만 발현이 되도록 조절하는 것으로 알려져 있습니다. 즉, 유전자 발현은 부모로 부터 온 두쌍의 유전자가 모두 발현되는 것인 일반적이지만, 몇몇 특정 유전자에서는 그 발현 패턴이 이러한 유전체 각인을 통해서 일어난다는 것이지요.

참으로 재미있는 현상인데, 아직까지 정확히 왜 몇몇 특정 유전자만 그렇게 되는지에 대해서는 명확하게 밝혀진 바가 없습니다. 아래 그림은 이러한 유전체 각인을 통해 유전자의 조절 과정을 보여주고 있습니다.

다음으로 Uniparental disomy (UPD)에 대해서 살펴보면,

Uni- (한쪽, 하나의) parental (부모) : 한쪽 부모로부터의 + disomy (이염색체)

즉, 일반적인 과정에서는 양쪽부모로부터 한쌍씩 염색체를 받아야하는데, UPD는 세포 분열 과정에서의 이상 등으로 인해 염색체 두쌍이 모두 한쪽의 부모로 부터 (부계 또는 모계)로 받는 경우를 일컫습니다. 이러한 메커니즘에 의해 발생하는 대표적인 질병으로는 Angelman syndrome과 Prader-Willi syndrome이 알려져 있는데, 아래 그림은 이러한 질병이 UPD의 기전에 의해 발생하는 것을 보여주고 있습니다.

 

 

위의 두 메커니즘에 대해서는 아직 많은 연구가 필요한 상태이나, 현재까지 알려진 바로는 위의 예와 같은 유전적 질환의 발생과 암 발생에서도 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다.

 

[Reference]

Lobo, I. (2008) Genomic Imprinting and Patterns of Disease Inheritance. Nature Education 1(1):66

Preece, Michael A., and Gudrun E. Moore. “Genomic imprinting, uniparental disomy and foetal growth.” Trends in Endocrinology & Metabolism 11.7 (2000): 270-275.

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