12.10: 다면발현

다면발현은 단일 유전자(gene)가 관련이 없어 보이는 다수의 표현형(phenotype) 형질(trait)에 영향을 미치는 현상입니다. 예를 들어, SOX10 유전자의 결함은 바르덴부르크증후군 유형 4 (Waardenburg Syndrome Type 4, 줄여서 WS4)를 유발하여 색소침착, 청력장애, 배설에 필요한 장 수축 부재를 유발할 수 있습니다. 이러한 표현형의 다양성(diversity)은 초기 배아(embryonic)와 태아(fetal) 발달에서 SOX10의 발현 패턴에서 비롯합니다. SOX10은 색소형성과 귀의 초기 발달에 관여하는 멜라닌세포(melanocyte)를 형성하는 신경능선세포(neural crest cell)에서 발견됩니다. SOX10은 또한 배설물 제거를 위한 수축을 제어하는 장신경계(enteric nervous system)에 기여하는 신경 조직으로도 발현됩니다. 이러한 방식으로 SOX10은 여러 발현 유형에 영향을 미치기 때문에 다면발현적 효과(pleiotropic effect)를 보입니다.

SOX10의 다면발현적 효과

다면발현은 몇 가지 기작을 통해 발생할 수 있습니다. 유전자 다면발현(gene pleiotropy)은 유전자가 여러 단백질과 상호작용하거나 여러 반응을 촉매하는 생성물을 암호화해서 다양한 기능을 가지고 있을 때 발생합니다. 예를 들어, 사람의 경우, 한 영역이 삭제된 SOX10 유전자의 비정상적인 사본은 흰색 앞머리, 다른 색상의 홍채(예: 파란색과 갈색) 및 색소가 없는 피부 부위를 포함하는 발달상의 결함을 가져올 수 있습니다. 이러한 특징들은 모두 바르덴부르크증후군 타입 4(줄여서 WS4)라고 불리는 복수의 색소결핍을 야기하는 상염색체 잠성(autosomal recessive) 질환의 증상입니다 (주: 우성(dominant) 또는 열성(recessive)이라고 표현할 수 있지만 우성/열성은 현성/잠성으로 개선해야 할 표현입니다). WS4에서 SOX10의 다면발현적 효과는 청력 손실과 같이 색소형성과 무관해 보이는 추가 증상으로 확장됩니다. WS4를 가진 사람들은 장 수축 부족으로 인해 대장이 커지고 노폐물을 제거하는 데 어려움을 겪어 고통받습니다. 이와 같은 증상들은 SOX10가 색소형성에 영향을 미치는 것 외에도 청력에 영향을 미치고 비정상적인 장 표현형에 기여한다는 것을 나타냅니다.

초기 발달 발현 패턴

SOX10의 다면발현적 효과를 발휘하는 능력은 초기 배아 및 태아 발달 중 SOX10의 발현을 가지고 설명할 수 있습니다. 이 시기에 SOX10는 멜라닌세포로 불리는 색소 세포의 형성을 이끄는 신경능선세포에서 발견됩니다. 색소형성 외에도 멜라닌세포는 발달 중인 귀에서도 발견되기 때문에 청력에 영향을 미칩니다. SOX10은 또한 위장관의 형성과 장 수축 조절에 기여하는 말단 후장의 신경절세포(ganglion cell)에서 발현되고 이는 일부 WS4 환자에게 있는 배설 문제와 커진 대장을 설명합니다. 따라서 SOX10은 여러 발달 과정에 영향을 미치고 여러 표현형 특성에 영향을 미치는 다면발현적 유전자의 한 예입니다.