목적: 본 연구는 차세대 전장유전체 염기서열분석(whole-exome sequencing)과 생물정보학 분석을 통해 단일 한국 가족에서 무형성 치아(amelogenesis imperfecta)의 유전적 변이를 포괄적으로 특성화하는 것을 목적으로 하였다. 대상 및 방법: 한국 가족의 31명(무형성 치아 환자 9명, 비환자 22명)을 등록하였다. 무형성 치아 환자 8명과 비환자 4명의 침(saliva) 시료를 포함하여 총 12개의 침 시료에서 전장유전체 염기서열분석을 수행하였다. 질병과 관련된 가능한 후보 유전자는 계통 분리(segregation) 분석 및 변이 필터링을 통해 선별하였다. 이후 필터링된 변이에 대해 서열 보존성 및 단백질 구조에 기초한 in silico 돌연변이 영향 분석을 수행하였다. 결과: 전장유전체 염기서열분석 데이터는 미토콘드리아 유전자 holocytochrome c synthase (HCCS)에서 X-연관 우성, 이형접합의 유전체 missense 돌연변이를 확인하였다. 또한 HCCS가 무형성 치아에서 미토콘드리아의 역할과 잠재적으로 관련될 수 있음을 확인하였다. HCCS 변이는 진화 기반 분석 및 대규모 집단 기반 분석 모두에서 해로운(deleterious) 것으로 예상되었다. 더 나아가 단백질 구조의 in silico 분석을 통해, 해당 변이가 HCCS의 촉매 기능에 부정적 영향을 미칠 것으로 예측되었다. 또한 문헌 마이닝(literature mining) 분석에서 HCCS는 무형성 치아와의 유의한 연관성을 보였다. 결론: 본 연구 결과는 무형성 치아와 미토콘드리아 기능 간의 관련성에 대한 새로운 근거를 제시하며, 이는 무형성 치아의 병인(pathogenesis)에 연루될 수 있음을 시사한다. 임상적 관련성: HCCS 변이의 발견과 무형성 치아의 병인에 대한 더 깊은 이해는 이 질환의 근본적 치료를 위한 해결책을 찾는 데 기여할 수 있다. 또한 맞춤형 의학을 통해 무형성 치아를 조기에 조기에 발견함으로써 치과 임상의가 초기 단계에서 예측 가능한 보철 치료 계획을 수립할 수 있게 한다.

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