치아의 가장 바깥면에서 외부 자극을 막아주는 ‘법랑질’의 생성에 있어 중요한 역할을 하는 물질이 규명돼 법랑질형성부전증의 발병 기전을 밝힐 수 있을 것으로 기대된다.
연세대학교 치과대학 보철과 이재훈 교수, 포항공대 생명공학 김상욱 교수팀은 법랑질을 생성하는 아멜로제네시스 과정에서 미토콘드리아 유전자의 역할을 규명했다고 4월 6일 밝혔다. 이 연구결과는 ‘클리니컬 오럴 인베스티게이션 저널(Journal of Clinical Oral Investigation)’ 최신호에 게재됐다.
법랑질형성부전증은 치아를 보호하고 충치균을 막아주는 법랑질이 정상적으로 형성되지 않는 질환이다. 유치와 영구치 모두에서 발병할 수 있으며 치아가 누렇게 변하고, 석회화가 잘 일어나지 않아 치아 표면이 거칠어진다. 이 때문에 충치에 걸릴 확률이 높고 치아가 약해져 쉽게 마모되고 부식될 수 있다.
법랑질형성부전증의 원인으로는 유전적인 영향과 법랑질 형성 시기의 영양결핍 등이 알려져 있다. 많은 연구에서 여러 원인이 되는 유전자 변이들이 보고됐으나 한국인에게 발생할 수 있는 유전변이에 대한 연구는 없었고 발병의 양상이 특발성으로 일어나 원인 유전자를 찾기 어려웠다.
연구팀은 법랑질형성부전증을 가진 한 가계의 4세대 31명 중 법랑질형성부전증의 영향을 받은 8명과 그렇지 않은 4명 총 12명을 대상으로 타액샘플 채취 방식을 통해 유전자 엑솜 염기서열분석을 시행했다. 엑솜 염기서열분석은 다양한 유전질병의 원인 유전자를 발굴하는 데 사용된다.
법랑질형성부전증의 영향을 받지 않은 1세대 아버지와 영향을 받은 어머니로부터 2세대 4명의 자녀 중 2명이 법랑질형성부전증의 영향을 받은 것으로 조사됐다. 3세대 4세대 가족 구성원 중 일부 구성원들에게서도 법랑질형성부전증의 영향이 이어지는 것을 확인했다.
연구팀은 법랑질형성부전증과 관련된 모든 후보 유전자를 분석하고 유전자 변이체 필터링을 통해 스크리닝했다. 이후 필터링된 변이체를 대상으로 서열 보존 및 단백질 구조를 기반으로 컴퓨터를 활용한 시뮬레이션인 인실리코 돌연변이 영향 분석을 수행했다.
분석 결과 미토콘드리아 유전자인 홀로사이토크롬c 합성효소 관련 유전자에서 단백질 합성에 영향을 주는 X-연관 우성-이형 접합 게놈 미스센스 돌연변이가 법랑질을 생성하는 아멜로제네시스 과정에서 잠재적으로 관련이 있는 것으로 나타났다.
분석에서 나타난 홀로사이토크롬c 합성효소의 변이체는 유전적 영향을 받은 가족 구성원에서는 관찰됐지만, 영향을 받지 않은 가족 구성원에서는 발견되지 않았다.
연구팀은 또 인구 10만명 중 유전체 분석 변이가 얼마나 자주 발견돼 환자의 생존이나 기능에 오작동을 일으키는지 측정하는 지표인 기능 상실 관찰/예상 상한 분율(LOEUF) 분석을 통해 해당 변이체의 영향을 분석했다. 그 결과 홀로사이토크롬c 합성효소에서 발견된 이 변이체는 진화 기반 및 대규모 인구 기반 분석에서 LOEUF 값 –0.41로 유해할 것으로 예상됐다. 또 단백질 구조의 인실리코 분석에서도 법랑질 생성에 있어 부정적인 영향을 미칠 것으로 예측됐다.
이재훈 교수는 “이번 연구를 통해 법랑질을 생성하는 과정에서 미토콘드리아 유전자의 역할을 확인했고 이는 법랑질혈성부전 발병 기전을 밝혀내는 단서가 될 것”이라며 “법랑질형성부전의 근본적인 치료법을 찾아 개인 맞춤형 치료의 기반이 될 수 있도록 후속 연구를 진행할 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구는 연세대학교 치과대학병원, 한국연구재단 연구과제와 POSTECH 의료기기혁신센터의 지원을 받아 수행됐다.
