쇄골 두개 이형성증(Cleidocranial dysplasia)은 상염색체 우성의 유전질환으로, 두개골 간 봉합 지연, 쇄골의 이형성, 과잉치, 영구치 맹출 지연 등을 특징으로 한다. 경조직 형성 조절 인자인 Runt-related transcription factor 2 (RUNX2)의 돌연변이가 쇄골 두개 이형성증을 유발하는 주요 요인으로 보고되고 있다. 이 연구는 치아 맹출 지연이 관찰되는 쇄골 두개 이형성증 가계에서 분자유전학적 원인을 규명하고자 하였다. 23세 여성 환자와 그 어머니를 대상으로 임상 검사 및 방사선 검사를 진행하였고 RUNX2 유전자의 염기 서열을 분석하였다. 대상자 모두에서 3번 exon 내의 단일 염기 결손 돌연변이(NM_001024630.4: c.357delC)를 확인하였다. 이로 인해 frameshift가 발생하여 조기 종결 코돈이 형성될 것으로 예측되며[p.(Asn120Thrfs*24)], 이로 인한 RUNX2 단백질의 기능 손상이 해당 가계에서 나타난 영구치 맹출 지연의 병인이 되었을 것으로 여겨진다.
쇄골 두개 이형성증(Cleidocranial dysplasia)은 상염색체 우성의 유전질환으로, 두개골 간 봉합 지연, 쇄골의 이형성, 과잉치, 영구치 맹출 지연 등을 특징으로 한다. 경조직 형성 조절 인자인 Runt-related transcription factor 2 (RUNX2)의 돌연변이가 쇄골 두개 이형성증을 유발하는 주요 요인으로 보고되고 있다. 이 연구는 치아 맹출 지연이 관찰되는 쇄골 두개 이형성증 가계에서 분자유전학적 원인을 규명하고자 하였다. 23세 여성 환자와 그 어머니를 대상으로 임상 검사 및 방사선 검사를 진행하였고 RUNX2 유전자의 염기 서열을 분석하였다. 대상자 모두에서 3번 exon 내의 단일 염기 결손 돌연변이(NM_001024630.4: c.357delC)를 확인하였다. 이로 인해 frameshift가 발생하여 조기 종결 코돈이 형성될 것으로 예측되며[p.(Asn120Thrfs*24)], 이로 인한 RUNX2 단백질의 기능 손상이 해당 가계에서 나타난 영구치 맹출 지연의 병인이 되었을 것으로 여겨진다.
Cleidocranial dysplasia (CCD) is an autosomal-dominant disease characterized by the delayed closure of cranial sutures, defects in clavicle formation, supernumerary teeth, and delayed tooth eruption. Defects in the Runt-related transcription factor 2 (RUNX2), a master regulator of bone formation, ha...
Cleidocranial dysplasia (CCD) is an autosomal-dominant disease characterized by the delayed closure of cranial sutures, defects in clavicle formation, supernumerary teeth, and delayed tooth eruption. Defects in the Runt-related transcription factor 2 (RUNX2), a master regulator of bone formation, have been identified in CCD patients. The aim of this study was to identify the molecular genetic causes in a CCD family with delayed tooth eruption. The 23-year-old female proband and her mother underwent clinical and radiographic examinations, and all coding exons of the RUNX2 were sequenced. Mutational analysis revealed a single nucleotide deletion mutation (NM_001024630.4 : c.357delC) in exon 3 in the proband and her mother. The single C deletion would result in a frameshift in translation and introduce a premature stop codon [p.(Asn120Thrfs*24)]. This would result in the impaired function of RUNX2 protein, which may be the cause of delayed eruption of permanent teeth in the family.
Cleidocranial dysplasia (CCD) is an autosomal-dominant disease characterized by the delayed closure of cranial sutures, defects in clavicle formation, supernumerary teeth, and delayed tooth eruption. Defects in the Runt-related transcription factor 2 (RUNX2), a master regulator of bone formation, have been identified in CCD patients. The aim of this study was to identify the molecular genetic causes in a CCD family with delayed tooth eruption. The 23-year-old female proband and her mother underwent clinical and radiographic examinations, and all coding exons of the RUNX2 were sequenced. Mutational analysis revealed a single nucleotide deletion mutation (NM_001024630.4 : c.357delC) in exon 3 in the proband and her mother. The single C deletion would result in a frameshift in translation and introduce a premature stop codon [p.(Asn120Thrfs*24)]. This would result in the impaired function of RUNX2 protein, which may be the cause of delayed eruption of permanent teeth in the family.
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문제 정의
다수의 영구치 맹출 지연을 주소로 단국대학교 치과병원 소아치과에서 치료를 받아온 23세 여환으로서, 쇄골 두개 이형성증으로 의심되어 서울대학교 치과병원 소아치과에 유전검사를 위해서 의뢰되었다. 환자와 환자의 어머니를 대상으로 연구 참여 동의서를 받은 후, 구강 검사 및 방사선 사진 촬영을 진행하였고, 말초 혈액을 채취하였다.
이 연구에서는 특징적인 구강 내 소견을 가지는 한국인 쇄골 두개 이형성증 환자에서 RUNX2 유전자의 염기 서열 분석을 시행하여 병인을 규명하고, 그 기능에 대해 고찰하고자 하였다.
이 연구에서는 특징적인 구강 내 표현형을 지니는 새로운 RUNX2의 돌연변이를 확인하였다. RUNX2의 결함 부위에 대한 이전의 연구들과의 비교와 임상 양상의 발현기전에 대한 추가적인 연구는 쇄골 두개 이형성증의 유전자형과 표현형의 관계를 규명하는데 도움이 될 것이다.
제안 방법
QuickGene DNA whole blood kit S와 QuickGene-Mini80 equipment (Fujifilm, Tokyo, Japan)를 이용하여, 채취한 말초 혈액에서 genomic DNA를 추출하였다. RUNX2 의 8개 exon 영역을 증폭하기 위하여 사용한 primer는 다음과 같다(Table 1).
정제된 PCR 산물은 DNA sequencing center (Macrogen, Seoul, Korea)에서 DNA 염기 서열 분석을 시행하였다. 결과는 NCBI GeneBank의 참고 서열과 비교하여 해당 영역의 돌연변이를 조사하였다. 모든 핵산(nucleotide)의 번호는 RUNX2 동형 mRNA 중 NM_001024630.
정제된 PCR 산물은 DNA sequencing center (Macrogen, Seoul, Korea)에서 DNA 염기 서열 분석을 시행하였다. 결과는 NCBI GeneBank의 참고 서열과 비교하여 해당 영역의 돌연변이를 조사하였다.
RUNX2 의 8개 exon 영역을 증폭하기 위하여 사용한 primer는 다음과 같다(Table 1). 중합 효소 연쇄 반응은 HiPi DNA polymerase premix (ElpisBio, Daejeon, Korea)를 이용하여 진행하였고, 증폭된 산물은 PCR Purification kit (ElpisBio, Daejeon, Korea)를 사용하여 정제하였다.
다수의 영구치 맹출 지연을 주소로 단국대학교 치과병원 소아치과에서 치료를 받아온 23세 여환으로서, 쇄골 두개 이형성증으로 의심되어 서울대학교 치과병원 소아치과에 유전검사를 위해서 의뢰되었다. 환자와 환자의 어머니를 대상으로 연구 참여 동의서를 받은 후, 구강 검사 및 방사선 사진 촬영을 진행하였고, 말초 혈액을 채취하였다. 해당 연구 프로토콜은 서울대학교 치과병원 Institutional Review Board의 승인 아래 진행하였다(IRB File NO.
성능/효과
RUNX2 유전자의 염기 서열 분석 결과, 대상자 모두에서 이전에 보고되지 않은 새로운 변이를 확인하였다. 3번 exon 내의 357번 염기서열인 시토신(cytosine)이 제거된 변이가 확인되었고(NM_001024630.4: c.357delC), 이는 2개의 대립유전자(allele) 중 한 쪽에서만 발견된 이형접합(heterozygous)으로 나타났다(Fig. 4). 발견된 돌연변이로 인해 해당 영역에서 번역되는 아미노산이 아스파라진(asparagine)에서 트레오닌(threonine)으로 치환되고, 이후의 염기서열의 -1 net frameshift로 인해 돌연변이 위치에서부터 24번째 아미노산이 종결코돈으로 치환된다[p.
파골세포의 형성은 RANK-RANKL (receptor activator of nuclear factor-κB ligand) 신호전달체계에 의해 유도되고, OPG (osteoprotegerin)에 의해 억제된다[11]. RANKL 및 OPG 의 프로모터 영역에서 RUNX2의 결합 부위가 확인되었으며, 치아 맹출 시기에 RUNX2가 적절하게 발현되지 못하면 파골세포의 형성에 관여하는 인자들이 충분히 기능하지 못해 맹출 경로 상의 파골세포가 부족해진다. 이로 인해 치조골 흡수가 이루어지지 못하고 치아 맹출 지연이 유발될 수 있다[12-14].
정상군과 비교 시, 생후 8 - 10일에 실험군의 치아 형성에는 문제가 없었지만, 치아 맹출 지연이 관찰되었다. 실험군에서도 치아 맹출 경로상에 파골세포의 증가가 관찰되었으나, 치조골 흡수와 치아 맹출을 유도하기에는 정상군에 비해 파골세포의 양이 부족하여 치아 맹출이 다소 늦게 진행되는 것이 확인되었다. 위의 연구를 통해, 정상적인 치아 맹출을 위해 RUNX2가 적절한 시기에, 적합한 위치에서 충분히 발현되어야 함을 확인할 수 있다.
실험군에서도 치아 맹출 경로상에 파골세포의 증가가 관찰되었으나, 치조골 흡수와 치아 맹출을 유도하기에는 정상군에 비해 파골세포의 양이 부족하여 치아 맹출이 다소 늦게 진행되는 것이 확인되었다. 위의 연구를 통해, 정상적인 치아 맹출을 위해 RUNX2가 적절한 시기에, 적합한 위치에서 충분히 발현되어야 함을 확인할 수 있다.
이 연구를 통해 쇄골 두개 이형성증으로 진단된 대상자에서 RUNX2 유전자의 새로운 돌연변이[NM_001024630.4: c.357delC, p.(Asn120Thrfs*24)]를 발견하였다. 해당 돌연변이는 RUNX2의 단상부족을 초래하여, 치아 및 주위 조직의 발생학적 결함을 야기하고, 해당 가계에서 나타난 영구치 맹출 지연의 병인으로 작용하였을 것으로 사료된다.
3). 환자와 어머니 모두에서 과잉치는 관찰되지 않았고(Fig. 1, 3), 과잉치 발거 병력도 확인되지 않았다.
환자는 임상적 검사 결과 구강 내에 다수의 유치가 잔존해 있었다. 환자의 방사선 사진에서는 상악 측절치, 견치, 제1소구치, 제2소구치 및 하악 견치, 제1소구치, 제2소구치 등 다수 치아의 맹출 지연이 관찰되었고, 두개골 봉합 지연 또한 관찰되었다 (Fig. 1, 2, Table 1). 환자 어머니의 방사선 사진에서는 하악 좌측 견치의 매복이 확인되었다(Fig.
후속연구
이 연구에서는 특징적인 구강 내 표현형을 지니는 새로운 RUNX2의 돌연변이를 확인하였다. RUNX2의 결함 부위에 대한 이전의 연구들과의 비교와 임상 양상의 발현기전에 대한 추가적인 연구는 쇄골 두개 이형성증의 유전자형과 표현형의 관계를 규명하는데 도움이 될 것이다.
해당 돌연변이는 RUNX2의 단상부족을 초래하여, 치아 및 주위 조직의 발생학적 결함을 야기하고, 해당 가계에서 나타난 영구치 맹출 지연의 병인으로 작용하였을 것으로 사료된다. 이는 이전의 RUNX2 유전자에서 밝혀진 다양한 돌연변이와 함께, 향후 해당 유전자의 돌연변이와 이로 인한 표현형의 관계를 설명하는데 도움이 될 것이다.
이는 상악골의 후퇴, 전두부 돌출과 같은 악안면 골격의 이상이 소아청소년기 후기에 두드러지는 것과 같은 맥락으로, RUNX2의 충분한 발현이 출생 후 발달 후기에 중요한 것으로 이해할 수 있다[17]. 하지만 이러한 시기적 특이성의 정확한 원인에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
쇄골 두개 이형성증의 유병률은 어떠한가?
쇄골 두개 이형성증(Cleidocranial dysplasia)은 상염색체 우성의 유전질환으로, 2 - 3세 경에 나타나는 쇄골 부위의 무통성 종창을 비롯하여 쇄골의 형태 이상, 두개골 간 봉합 지연, 저신장, 상악의 열성장, 과잉치, 영구치 맹출 지연 등을 특징으로 한다. 이 질환은 0.0001%의 유병률을 보이며, 환자의 60 - 70%에서 Runt-related transcription factor 2 ( RUNX2 ) 유전자의 결함이 확인된다[1-3].
쇄골 두개 이형성증이란?
쇄골 두개 이형성증(Cleidocranial dysplasia)은 상염색체 우성의 유전질환으로, 두개골 간 봉합 지연, 쇄골의 이형성, 과잉치, 영구치 맹출 지연 등을 특징으로 한다. 경조직 형성 조절 인자인 Runt-related transcription factor 2 (RUNX2)의 돌연변이가 쇄골 두개 이형성증을 유발하는 주요 요인으로 보고되고 있다.
쇄골 두개 이형성증의 유발 요인은 무엇인가?
쇄골 두개 이형성증(Cleidocranial dysplasia)은 상염색체 우성의 유전질환으로, 두개골 간 봉합 지연, 쇄골의 이형성, 과잉치, 영구치 맹출 지연 등을 특징으로 한다. 경조직 형성 조절 인자인 Runt-related transcription factor 2 (RUNX2)의 돌연변이가 쇄골 두개 이형성증을 유발하는 주요 요인으로 보고되고 있다. 이 연구는 치아 맹출 지연이 관찰되는 쇄골 두개 이형성증 가계에서 분자유전학적 원인을 규명하고자 하였다.
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