프레더-윌리 증후군

프레더-윌리 증후군은 신체의 여러 부위에 영향을 주는 유전적 발달질환으로 청소년기가 되면서부터 발생하는 과식증(Hyperphagia)에 의한 비만이 대표적인 특성이다. 유전적 원인으로는, 아버지로부터 물려받은 15번 염색체의 15q11-13 영역의 유전자가 소실되거나, 어머니로부터만 2개의 15번 염색체를 물려받은 경우가 가장 빈번하다.

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프레더-윌리 증후군은 10,000에서 30,000명 당 한 명 꼴로 발생하는 유전질환으로 신체 여러 부위에서의 증상을 유발한다. 유아기에는 근긴장 저하(Hypotonia), 섭식 장애, 발달 저하 등의 증상을 보이며, 청소년기가 되면서 식욕을 주체할 수 없는 상황이 되면서 과식증이 생기며 이와 동반되는 비만에 따라 제 2형 당뇨가 발생하기도 한다. 남성과 여성 모두 생식기의 발달이 완전히 진행되지 않으며, 사춘기도 늦어진다. 위와 같은 신체적인 특징과 더불어, 약하거나 중간 정도의 지적 장애(Intellectual disability)와 학습 저하가 관찰되며, 성질을 내는 행동, 강박적인 행동 등의 행동학적 특징도 동반된다.

그림 1. 과식증에 의해 비만을 보이는 8세 프레더-윌리 증후군 환자. (출처: ).

프레더-윌리 증후군은 인간 염색체 15번에 위치한 일부 유전자의 소실이 원인다. 우리 몸의 세포는 2개의 15번 염색체를 갖고 있으며, 각각 어머니와 아버지로부터 하나씩 전해 받는다. 대부분의 경우에 세포에서는 어머니로부터 받은 염색체와 아버지로부터 받은 염색체 양쪽에서 유전자가 모두 발현하여 세포가 필요로하는 정상적인 수준의 단백질을 생성한다. 그러나 어떤 유전자들은 어머니로부터 받은 염색체에서만 발현하거나, 또는 아버지로부터 받은 염색체에서만 발현한다. 즉, 2개의 15번 염색체 중에서 한 쪽에서만 유전자가 발현하는 식이다. 이러한 현상을 유전자 각인(Gene imprinting)이라고 부른다.

대략 70% 정도의 프레더-윌리 증후군은 아버지로부터 받은 15번 염색체에서 발현되는 유전자들이 소실(Deletion)된 경우에 발생한다. 이 유전자들은 어머니로부터 받은 15번 염색체에서는 유전자 각인에 의해 원래부터 발현되지 못하므로, 아버지로부터 받은 15번 염색체에서마저 소실될 경우, 결국 세포 내에서는 이들 유전자 발현이 완전히 사라지는 것이다. 대략 25% 정도의 프레더-윌리 증후군은 15번 염색체 2개를 모두 어머니로부터 물려받는 특이한 경우에 발생한다. 이러한 현상을 모계 단친2염색체성(Maternal uniparental disomy)라 부른다.

그림 2. 프레더-윌리 증후군의 유전적 원인. 정상 세포에서는 15번 염색체의 일부 유전자가 유전자 각인에 의해서 아버지로부터 받은 염색체로부터만 발현된다. 프레더-윌리 증후군에서는, 아버지로부터 받은 15번 염색체에서 이들 유전자가 소실되거나(왼쪽), 2개의 15번 염색체를 모두 어머니로부터 받는 모계 단친2염색체성(오른쪽)에 의해 세포내에서 이들 유전자가 전혀 발현되지 못한다. (출처 : 한국분자·세포생물학회)

구체적으로, 프레더-윌리 증후군에서 중요한 유전자들은 15번 염색체 15q11-13 영역에 위치하며, 대표적으로 소형 인RNA(Small nucleolar RNA; snoRNA)를 만드는 유전자들이 있다. 따라서 프레더-윌리 증후군에서는 이들 소형 인RNA가 세포내에서 정상적으로 만들어지지 못하는 것이다. 소형 인RNA는 여러 기능이 있으나 대표적으로 다른 RNA를 조절하는 기능이 알려져 있다.

프레더-윌리 증후군과 유사한 유전적 원인에 의해서 엔젤만 증후군(Angelman syndrome)이 발생하기도 한다. 엔젤만 증후군에서 중요한 유전자는 역시 15번 염색체 15q11-13 영역에 존재하며, 프레더-윌리 증후군에서 중요한 유전자의 바로 근체에 위치한다. 다만, 이들 유전자는 프레더-윌리 증후군의 유전자와는 반대로 유전자 각인이 되어있다. 즉, 아버지로부터 받은 15번 염색체에서는 발현되지 않고, 어머니로부터 받은 15번 염색체로부터만 발현된다. 따라서 어머니로부터 받은 15번 염색체에서 이들 유전자가 소실되었을 때, 엔젤만 증후군이 발병한다.

과식증(Hyperphagia), 지적 장애(Intellectual disability), 유전자 각인(Gene imprinting), 모계 단친2염색체성(Maternal uniparental disomy), 소형 인RNA(Small nucleolar RNA; snoRNA), 엔젤만 증후군(Angelman syndrome)

1. Neuroscience : exploring the brain (Bear, Connors, Paradiso저, 4판, Wolters Kluwer).