Msd 매뉴얼

Please confirm that you are not located inside the Russian Federation

로드 중

단일유전자 질환의 유전

작성자:

David N. Finegold

, MD, University of Pittsburgh

최근 전체 검토/개정 8 2017| 최근 내용 수정일 8 2017
주제 참고 자료

유전자는 데옥시리보핵산(DNA)의 일부분으로, 신체 내의 하나 또는 여러 유형의 세포들에서 작용하는 특정 단백질을 위한 코드를 포함하고 있습니다.

염색체는 매우 긴 가닥의 DNA로 구성되며 많은 유전자가 들어 있습니다(수백 개에서 수천 개). 특정 세포(예: 정세포 및 난세포)를 제외하고, 모든 인간 세포에는 23쌍의 염색체가 들어 있습니다. 무성(상) 염색체는 22쌍이며 성염색체는 1쌍으로, 총 46개의 염색체가 있습니다. 일반적으로 각 쌍의 염색체 중 하나는 모계로부터 물려 받고 다른 하나는 부계로부터 물려 받습니다.

성염색체는 태아의 성별을 결정합니다. 남성은 X 성염색체 1개와 Y 성염색체 1개를 가지고 있습니다. X는 모계에서, Y는 부계에서 물려 받습니다. 여성은 X 성염색체 2개를 가지고 있습니다. X 1개는 모계에서, 다른 X 1개는 부계에서 물려 받습니다.

유전자에 의해 생성되는 형질(눈 색깔 등, 유전자에 의해 결정되는 특징)은 다음과 같이 규명될 수 있습니다.

  • 우성

  • 열성

우성 형질은 해당 형질에 대한 유전자 사본이 1개만 있어도 발현됩니다.

보통 염색체에 전달되는 열성 형질은 일반적으로 염색체 쌍에서 해당 형질에 적용되지 않는 쌍 염색체의 대응 유전자가 대신 발현되기 때문에 해당 형질이 존재하는 유전자 사본 2개가 존재할 때만 발현될 수 있습니다. 열성 형질에 대한 비정상 유전자 사본이 1개인 사람(따라서 질환이 나타나지 않는 사람)을 보인자라고 합니다.

공동우성 형질이 있는 유전자는 사본 2개가 어느 정도 발현됩니다. 공동우성 형질로는 혈액형이 있습니다. A형에 대한 유전자 암호와 B형에 대한 유전자 암호가 1개씩 있는 사람은 A형과 B형 혈액형이 모두 발현됩니다(AB형).

X-연관(성염색체 연관) 유전자는 X 염색체로 전달되는 것입니다. X-연관은 또한 발현을 결정합니다. 남성은 발현을 상쇄할 유전자쌍이 없기 때문에 우성이나 열성 형질에 관계 없이 X 염색체의 유전자는 거의 모두 발현됩니다.

침투도와 발현도

침투도는 형질에 대한 유전자가 있는 사람에게 해당 형질이 발현되는 빈도를 의미합니다. 침투는 완전 침투나 불완전 침투가 될 수 있습니다. 불완전 침투 유전자는 유전자가 발현하는 형질이 우성이거나 2개 염색체에 모두 존재하는 열성이라 하더라도 항상 발현되는 것은 아닙니다. 유전자의 절반이 형질을 나타낸다면 침투도는 50%라고 합니다.

발현도는 형질이 사람에게 미치는 영향, 즉 큰 영향이나 중간 영향, 경미한 영향으로 일컫습니다.

유전자가 사람에게 미치는 영향: 침투도와 발현도

유전자가 동일한 사람도 다양한 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 차이는 침투도와 발현도, 2개 용어로 설명됩니다.

유전자가 사람에게 미치는 영향: 침투도와 발현도

발현도는 유전자의 발현 여부를 의미합니다. 즉, 발현도는 얼마나 많은 사람들이 유전자와 관련된 형질을 갖고 있는지를 의미합니다. 유전자가 있는 모든 사람에게 형질이 발현된다면 침투는 완전 침투입니다(100%). 유전자가 있는 일부에서만 형질이 발현된다면 침투는 불완전 침투입니다. 예를 들어, 침투도 50%는 유전자가 있는 사람의 절반만 형질이 발현된다는 것을 의미합니다.

유전자가 사람에게 미치는 영향: 침투도와 발현도

발현도는 형질이 사람에게 미치는(또는 발현되는) 영향을 의미합니다. 형질은 매우 뚜렷하거나 거의 눈에 띄지 않거나 그 중간이 될 수 있습니다. 유전자 구조나 유해물질에 대한 노출, 기타 환경 영향, 연령을 비롯한 다양한 요인이 발현도에 영향을 줄 수 있습니다.

침투도와 발현도는 모두 달라질 수 있습니다. 유전자가 있는 사람에서는 형질이 발현되거나 발현되지 않을 수 있으며 형질이 있는 사람도 발현 기제는 다양합니다.

유전 패턴

유전 질환, 특히 다중 유전자의 지배를 받는 속성이 수반되거나 환경 영향에 매우 취약한 유전 질환은 명백한 유전 패턴을 나타내지 않습니다. 그러나 일부 단일유전자 질환은 특히 침투도가 높고 완전히 발현될 때 고유의 패턴을 나타냅니다. 이 경우 패턴은 형질의 우성이나 열성 여부와 X-연관 유전자나 미토콘드리아 염색체에 전달되는 유전자의 여부를 토대로 식별할 수 있습니다.

icon

유전 질환의 사례

유전자

우성

열성

비 X-연관

X-연관

적록 색맹

비 X-연관 유전

비 X-연관 유전자는 22쌍의 비-성(보통) 염색체 중 하나 또는 둘 다로 전달되는 유전자입니다.

우성 질환

일반적으로 우성 비 X-연관 유전자로 인해 결정되는 우성 질환에는 아래의 원리가 적용됩니다.

  • 부모 한쪽에 질환이 있고 다른 한쪽은 없을 경우, 자녀에게 질환이 유전될 확률은 50%입니다.

  • 질환이 없는 사람은 일반적으로 유전자를 보유하지 않기 때문에 자녀에게 형질을 물려주지 않습니다.

  • 남성과 여성이 받는 영향은 동일할 가능성이 높습니다.

  • 질환을 가진 사람은 최소한 한쪽 부모에게는 질환이 있지만, 질환이 명백하지 않거나 영향을 받은 부모에게서 진단되지 않을 수도 있습니다. 그러나 새로운 유전자 돌연변이로 질환이 나타나는 경우도 있습니다.

열성 질환

일반적으로 열성 비 X-연관 유전자로 인해 결정되는 열성 질환에는 아래의 원리가 적용됩니다.

  • 질환이 있는 거의 모든 사람은 사실상 양쪽 부모가 모두 비정상 유전자의 사본을 보유하지만 대체로 부모는 질환이 전혀 나타나지 않습니다(유전자가 발현되려면 비정상 유전자 사본 2개가 필요하기 때문입니다).

  • 단일 돌연변이는 우성 유전 질환보다 질환을 초래할 가능성이 낮습니다(열성 질환의 발현을 위해서는 유전자 쌍 2개 모두 비정상 유전자가 되어야 하기 때문입니다).

  • 한쪽 부모에게 질환이 있고 다른 쪽 부모가 비정상 유전자를 보유하고 있지만 질환은 없다면 자녀에게 질환이 나타날 가능성은 절반입니다. 다른 자녀는 비정상 유전자 1개의 보인자가 됩니다.

  • 한쪽 부모에게 질환이 있고 다른 쪽 부모가 비정상 유전자를 보유하지 않는다면 자녀에게 질환이 나타나지 않겠지만, 모든 자녀가 부모로부터 비정상 유전자를 물려 받아 보유하게 됩니다.

  • 질환이 없고 부모도 질환이 없지만 형제에게 질환이 있는 사람이 비정상 유전자의 보인자가 될 확률은 66%입니다.

  • 남성과 여성이 받는 영향은 동일할 가능성이 높습니다.

비 X-연관 열성 질환

일부 질환은 비 X-연관 열성 형질을 나타냅니다. 대체로 질환이 나타나려면 모계와 부계로부터 각각 1개씩 2개 비정상 유전자를 물려 받아야 합니다. 양쪽 부모 모두 비정상 유전자와 정상 유전자를 1개씩 보유하고 있다면 부모는 질환이 나타나지 않지만 자녀에게 비정상 유전자를 물려줄 확률은 각각 50%입니다. 따라서, 각 자녀는 다음과 같은 확률을 가집니다.

  • 비정상 유전자 2개를 물려받을(따라서 장애가 발생할) 확률 25%

  • 정상 유전자 2개를 물려받을 확률 25%

  • 정상 유전자 1개와 비정상 유전자 1개를 물려받을(따라서 부모와 같이 장애의 보인자가 될) 확률 50%

따라서 자녀에게 질환이 나타나지 않을 확률(즉, 정상인이나 보인자가 될 확률)은 75%입니다.

비 X-연관 열성 질환

X-연관 유전

X-연관 유전자는 X 염색체로 전달되는 유전자입니다.

우성 질환

일반적으로 우성 X-연관 유전자로 인해 결정되는 우성 질환에는 아래의 원리가 적용됩니다.

  • 영향을 받은 남성은 아들이 아니라 모든 딸에게 질환을 물려줍니다. (영향을 받은 남성의 아들은 비정상 유전자를 보유하지 않는 부계의 Y 염색체를 물려 받습니다.)

  • 비정상 유전자가 1개뿐인 영향을 받은 여성은 성별에 관계 없이 평균적으로 절반의 자녀에게 질환을 물려줍니다.

  • 비정상 유전자가 2개인 영향을 받은 여성은 모든 자녀에게 질환을 물려줍니다.

  • X-연관 우성 질환은 대부분 영향을 받은 남성에게 치명적입니다. 여성은 유전자가 우성이지만 다른 X 염색체에 있는 두 번째 유전자가 정상이기 때문에 우성 유전자의 효과를 어느 정도 상쇄하여 질환의 중증도를 완화합니다.

  • 질환이 나타나는 비율은 남성보다 여성이 높습니다. 질환이 남성에게 치명적일 경우 성별차는 더욱 커집니다.

우성 X-연관 중증 질환은 희귀질환입니다. 가족성 구루병(가족성 저인산혈 구루병)과 유전성 신염(알포트 증후군)이 여기에 속합니다. 유전성 구루병 여성은 영향을 받은 남성보다 뼈 증상이 적습니다. 유전성 신염 여성은 대체로 증상이 없거나 신기능 이상이 거의 없는 반면, 영향을 받은 남성은 성년 초기에 신부전이 나타납니다.

열성 질환

일반적으로 열성 X-연관 유전자로 인해 결정되는 열성 질환에는 아래의 원리가 적용됩니다.

  • 영향을 받은 환자는 거의 모두 남성입니다.

  • 영향을 받은 남성의 딸은 모두 정상 유전자의 보인자입니다.

  • 영향을 받은 남성은 아들에게 질환을 물려주지 않습니다.

  • 유전자를 보유하고 있는 여성은 질환이 나타나지 않습니다(양쪽 X 염색체에 비정상 유전자가 있거나 다른 정상 염색체가 불활성화되는 경우가 아닌 한). 그러나 여성은 절반의 아들에게 유전자를 물려주며, 이들은 대체로 질환이 나타납니다. 여성의 딸은 어머니와 마찬가지로 질환이 나타나지 않지만 절반은 보인자입니다.

일반적인 X-연관 열성 형질으로는 약 10%의 남성에게 나타나지만 여성에게는 드물게 나타나는 적녹색맹이 있습니다. 남성의 색맹 유전자는 시각이 정상적이지만 색맹 유전자의 보인자인 어머니로부터 유전됩니다. 이 유전자는 Y 염색체를 공급하는 아버지로부터는 물려받지 않습니다. 부친이 색맹인 딸은 색맹 가능성이 희박하지만 항상 색맹 유전자를 보유합니다. X-연관 열성 유전자로 발생하는 중증 질환에는 과도한 출혈을 유발하는 질환인 혈우병이 있습니다.

X-연관 열성 질환

X-연관 유전자는 X 염색체에 포함됩니다. 열성 X-연관 질환은 대체로 남성한테만 나타납니다. 남성에게만 질환이 나타나는 것은 X 염색체가 1개뿐이라 비정상 유전자의 효과를 상쇄할 대응 유전자가 없기 때문입니다. 여성은 X 염색체가 2개이기 때문에 대체로 두 번째 X 염색체에 정상 유전자나 상쇄 유전자를 물려받습니다. 정상 유전자나 상쇄 유전자는 일반적으로 여성에게 질환이 나타나는 것을 방지합니다(상쇄 유전자가 불활성화되거나 소실되지 않는 한).

남성에게 비정상 X-연관 유전자가 있고(따라서 질환이 있고) 여성의 2개 유전자가 정상이면 딸은 모두 비정상 유전자와 정상 유전자를 각각 1개씩 물려 받아 보인자가 됩니다. 아들은 부계의 Y 염색체를 물려받기 때문에 비정상 유전자를 물려받지 않습니다.

여성이 보인자이고 남성의 유전자가 정상이면 아들이 모계로부터 비정상 유전자를 물려 받을(질환이 나타날) 확률은 50%입니다. 딸이 비정상 유전자와 정상 유전자를 1개씩 물려 받을(보인자가 될) 확률은 50%이고, 정상 유전자를 2개 물려 받을 확률도 50%입니다.

X-연관 열성 질환

한성 유전

한쪽 성별에만 나타나는 형질을 한성 형질이라고 합니다. 한성 유전은 X-연관 유전과 다릅니다. 성연관 유전은 X 염색체에 보유되는 형질을 의미합니다. 한성 유전, 보다 정확하게는 성별의 영향을 받는 유전은 남성과 여성에게 형질의 침투도와 발현도가 다르게 나타납니다. 침투도와 발현도에 차이가 나타나는 것은 남성과 여성의 성호르몬이 다르고 다른 요인의 영향을 받기 때문입니다. 예를 들어, 조기 탈모증(남성형 대머리증이라고 알려짐)은 비 X-연관 우성 형질이지만, 여성에게는 거의 발현되지 않으며 대체로 폐경후에만 나타납니다.

이상 미토콘드리아 유전자

미토콘드리아는 세포에 에너지를 공급하는 모든 세포 안에 있는 미세 구조물입니다. 각 세포 내에는 많은 미토콘드리아가 있습니다. 미토콘드리아는 자신의 염색체를 보유하며, 이 염색체에는 미토콘드리아의 작용 방식을 조절하는 유전자의 일부가 들어 있습니다.

미토콘드리아에 포함되는 염색체가 전달하는 비정상 유전자는 각종 희귀병을 유발합니다. 가변적이지만 일반적으로 청소년기부터 양쪽 눈의 심각한 시력 상실을 초래하는 레버 유전성 시각 신경병증이 여기에 속합니다. 또 다른 사례는 제2형 당뇨병과 난청으로 대표되는 질환입니다.

남성은 일반적으로 자녀에게 미토콘드리아 DNA를 물려주지 않기 때문에 이상 미토콘드리아 유전자로 발생하는 질환은 대부분 모계로부터 물려 받습니다. 따라서 영향을 받은 여성의 모든 자녀는 이상이 유전될 위험이 있지만 일반적으로 영향을 받은 남성의 자녀는 전혀 위험하지 않습니다. 그러나 미토콘드리아 질환이 모두 이상 미토콘드리아 유전자로 발생하는 것은 아닙니다(일부 질환은 미토콘드리아에 영향을 미치는 세포핵의 유전자가 원인입니다). 따라서 남성의 DNA는 일부 미토콘드리아 질환에 기여할 수 있습니다.

세포핵의 DNA와 달리 이상 미토콘드리아 DNA의 수량은 신체 전체의 세포마다 다른 경우가 있습니다. 따라서 한쪽 체세포에 들어 있는 이상 미토콘드리아 유전자가 반드시 다른 세포에 질환이 있다는 것을 의미하는 것은 아닙니다. 두 사람에게 동일한 미토콘드리아 유전자 이상이 나타나더라도 질병의 발현은 전혀 달라질 수 있습니다. 이러한 변이는 미토콘드리아 유전자 이상이 알려졌거나 의심되는 사람을 예측할 때 진단을 어렵게 만들고 유전자 검사와 유전자 상담을 어렵게 만듭니다.

얻기

다른 관심 분야

비디오

모두 보기
인체: 세포, 조직, 기관 및 기관계
비디오
인체: 세포, 조직, 기관 및 기관계

최신

맨 위