사람의 유전병(遺傳病, hereditary disease)
사람의 유전병(遺傳病, hereditary disease)
김진국
총론
1. 유전자(遺傳子, gene)와 유전병(遺傳病, hereditary disease)
유전병은 유전자에 이상이 있고 이 유전자 이상에 의해 나타나는 형질이 자손에게 전해지는 현상을 말한다. 이상한 형질을 가지고 있는 사람은 이상한 유전자를 가진 생식세포를 생성하며 이 생식세포가 수정을 하면 이상한 유전자는 자손에게 전달되어 자손도 이상한 형질이 발현되게 되는 것이다. 즉 체세포에 돌연변이가 일어나 체세포 유전자에 이상이 생겨도 자손에게는 유전되지 않으며 생식세포에 돌연변이가 일어나서 유전자에 이상이 생겨야 유전되는 것이다.
유전자는 핵 속에 있는 DNA에 있다. 1개에 DNA에는 몇 천 개의 유전자가 있다. 즉 유전자 한 개(한 개의 단백질을 결정)는 DNA의 일부이다. 사람 세포의 핵 속에는 46개의 DNA가 있으며 1쌍(2개) 씩은 같은 종류로 같은 작용을 하는 대립 유전자가 존재한다. 간기에 DNA는 히스톤 단백질 8량체(octamer)를 감고 있는 뉴클레오솜(nucleosome)을 기본단위로 길게 연결된 염색사로 되어있으며, 이 염색사는 세포 분열을 할 때 이동하기 쉽도록 라면 모양으로 응축되는데 이를 염색체(염색되는 물체라는 의미)라 한다. 세포 분열을 하여 2개의 세포가 되기 위해서는 DNA 량이 배로 되어야 하므로 간기의 S 기에 DNA 1개가 2개씩으로 복제된다. 복제된 2개 DNA(염색사)는 염색사의 가운데에 붙어있으므로 이들이 응축된 염색체는 X자 모양이 되며 전체 염색체는 46개(2n=46, 정자 n=23, 난자 n=23)가 된다. 염색체 종류는 23종류(n=23)이며 같은 2개씩을 상동염색체(상동염색체의 같은 위치에 대립유전자가 존재함)라 한다(남자의 성염색체 XY는 부등형 상동염색체). 즉 분열 중인 세포의 핵 속에는 염색체가 존재하며, 염색체에 DNA가 존재하는데 DNA에 유전자가 있다.
우리 몸의 형질(몸의 구조, 작용)은 단백질에 의해 나타난다. 유전자는 단백질 합성에 관계하여 단백질 종류를 결정하므로 형질을 결정한다고 할 수 있다. 우리 몸의 세포에는 상동염색체(모양과 크기가 같은 염색체, 상동염색체의 같은 위치에 대립유전자가 존재함)로 존재한다. 즉 같은 종류의 DNA가 2개씩(반은 부로부터, 반은 모로부터 받음) 있으므로 하나의 형질을 결정하는 유전자는 2개(homo-동형, hetero-이형, 대립 유전자)이지만 대부분 1개만 작용하고 1개는 작용하지 않는다(유전법칙 중 우열의 법칙).
2, 우성 유전병과 열성 유전병
유전병을 일으키는 유전자가 우성(優性, dominance)이면 우성 유전병이고 열성 유전자가 병을 일으키면 열성 유전병이 된다.
유전병이 어릴 때 발병하여 자손을 남기지 않고 일찍 죽는다고 가정하면 그 집단에서 유전병 유전자는 점점 줄어들 것이다. 그런데 우성 유전병이면 호모는 물론이고 헤테로가 되어도 발병하여 죽게 되므로 그 집단에서 유전병이 나타날 확률이 매우 높지만 그 집단에서 유전병 유전자는 빨리 사라지고 건전한 집단으로 빠르게 회복된다. 그래서 우성으로 유전되는 유전병은 별로 없는 것이다(우성유전 : 단지증, 언청이, 헌팅턴병 huntington's disease 등). 반대로 유전병 유전자가 열성(劣性, recessive)이면 호모 일 때만 나타나므로 그 유전병이 나타날 확률은 낮지만 그 집단에 숨겨져 있는 유전병 유전자는 서서히 줄어들게 되므로 오랜 세월 동안 발병하게 된다. 그래서 열성 유전병이 오랫동안 남아 나타나는 것이다.
그러나 자녀를 낳은 후 노년에만 발병(예, 헌팅턴병은 30세 이후 발병)하거나 생활에 큰 장애가 되지 않는 유전병이라면 잘 사라지지 않을 것이다.
겸형 적혈구 빈혈증(겸형 세포증, 낫 모양 적혈구 빈혈증, sickle cell anaemia)은 상염색체의 유전자 이상으로 나타나는 열성 유전병이며 빈혈을 일으킨다.
아프리카에서는 겸형 적혈구 빈혈증(겸형 세포증, sickle cell anaemia)인 사람의 비율이 다른 나라에 비해 매우 높다.
그 이유는 아프리카에서는 말라리아에 걸려 많은 사람이 죽는데 겸형 적혈구 빈혈증(겸형 세포증, sickle cell anaemia)인 사람은 말라리아에 걸리지 않는다. 말라리아에 걸려 죽는 사람의 비율과 겸형 적혈구의 빈혈로 죽는 사람의 비율이 비슷하여 겸형 적혈구 유전자와 정상 유전자의 비율이 그대로 유지되기 때문이다.
3. 유전자 이상 돌연변이
유전병은 생식세포의 유전자에 이상이 원인이다.
유전병은 생식세포를 형성할 때 돌연변이로 일어난다. 돌연변이의 형태는 여러 가지가 있는데,
첫째는 유전자 이상으로 나타나는 돌연변이이다.
유전자 돌연변이는 체내의 우연적 원인, 방사선, 자외선, 마이크로웨이브, 화학물질, 활성산소 등에 의해서 DNA 복제 과정에 문제가 생겼기 때문이다.
유전자 돌연변이(gene mutation)는 점 돌연변이(point mutation)라고도 한다.
유전자 돌연변이(gene mutation)가 일어나는 형태는 하나의 유전자를 결정하는 뉴클레오타이드(염기) 배열에 치환, 삽입, 결손, 역위, 전좌 등을 일으키는 것이다. 좁은 의미로는 DNA와 RNA의 염기서열에서 염기쌍 하나가 치환(substitution)되거나, 삽입(insertion)되거나, 결손(deletion)되는 것이다.
치환은 1개의 염기쌍에서 일어나는 전이(transition, α)와 전환(transversion, β)이 있다.
전이(transition, α)는 퓨린(purine) 염기가 다른 퓨린 염기로(A와 G) 교체되거나 피리미딘(pyrimidine) 염기가 다른 피리미딘(C와 T) 염기로 교체되는 것이고 전환(transversion, β)은 퓨린에서 피리미딘으로, 피리미딘에서 퓨린으로 교체되는 것이다. 염기의 치환으로 일어나는 돌연변이는 하나의 코돈(codon)만 변화되므로 아미노산 하나가 바뀌는 폴리펩타이드를 생성한다.
염기의 삽입과 결실로 일어나는 돌연변이는 만약 3의 배수로 일어나고 기존의 트리플 코돈(triple codon)의 틀(frame)을 깨지 않는다면 가감되는 코돈 수만큼의 아미노산의 변화가 일어난다.
그러나 염기가 1~2개의 배수로 삽입과 결실이 일어나거나 3의 배수로 일어나면서 기존의 이어 맞추기(splicing, 스플라이싱, RNA에서 인트론 intron 부분을 제거하고 유전 정보를 지닌 엑손 exon 부분만을 이어 붙임) 패턴이 변화되거나 트리플 코돈(codon)의 틀(frame)을 깬다면 그 뒤의 코돈이 모두 다르게 된다. 이렇게 뉴클레오타이드를 세 개씩 묶는 코돈의 틀(frame)을 변화시켜 아미노산 서열을 완전히 바꾸는 것을 틀 이동 돌연변이(frame shift mutation)라 한다.
이와 같은 유전자 돌연변이(gene mutation, 점 돌연변이, point mutation)의 결과를 보면 아미노산 번역이 같은 코돈(codon)으로 돌연변이가 일어나는 경우에는 단백질은 변화가 없는 침묵 돌연변이(silent mutation)가 되고, 단백질 코돈이 변해 새로운 단백질을 생성하면 미스센스 돌연변이(missense mutation)가 된다.
돌연변이로 유전자 중간에 종결 코돈(stop codon, UAA, UAG, UGA)이 삽입되어 본래보다 짧은 단백질만이 생기는 난센스 돌연변이(nonsense mutation, nonsynonymous mutation)가 되기도 한다.
4. 염색체 이상 돌연변이
두 번째는 염색체 이상으로 나타나는 돌연변이이다.
염색체 이상으로 나타나는 돌연변이로 염색체 구조 이상과 염색체 수 이상으로 나타나는 돌연변이가 있다.
가. 염색체 구조 이상 돌연변이
염색체 구조 이상은 감수분열이 일어날 때 감수분열 전기에 염색체가 헝클어져 상당히 큰 부분(많은 유전자)이 떨어져 나가거나 딴 곳에 붙는 등의 이유로 염색체 일부의 결실(缺失, deletion), 중복(重複, duplication), 전좌(轉座, translocation, 다른 염색체끼리 자리를 바꿈), 역위(逆位, inversion, 염색체 일부가 거꾸로 붙음) 등이 있다.
그리고 결실(缺失, deletion)에는 5 megabases(메가베이스, 1Mb=10의6승의 염기쌍, 백만개의 뉴클레오타이드쌍) 이상이 소실되어 광학현미경으로도 관찰되는 결실(chromosomal deletion)과 1 ~ 3 megabases(메가베이스, 1Mb=10의6승의 염기쌍, 백만개의 뉴클레오타이드쌍) 정도가 소실되어 광학현미경으로 관찰되지 않는 미세결실(微細缺失, Microdeletion)로 구분한다.
나. 염색체 수 이상 돌연변이
염색체 수 이상의 돌연변이에는 배수성과 이수성이 있다.
1) 배수성(倍數性, polyploidy, 다배수체 多倍數體)
세포핵에 있는 염색체를 분석한 핵형에서 배우자(정자, 난자)의 염색체(n=23)를 n이라 한다. 정상인 사람은 세포핵에 같은 염색체가 두벌(2n=46) 있다. 그런데 배수성 돌연변이에는 배우자(정자, 난자) 염색체 수(n=23)의 배수로 여러 벌을 가지는 것을 말하며 3n(3n=69, 2n=3x=69), 4n(4n=92, 2n=4x=92), 5n(5n=115, 2n=5x=115) 등으로 나타난다. 모든 염색체에 있어서 같은 염색체가 3개, 4개, 5개 등으로 많아진 것이다(n은 반수체 haploid, 2n은 체세포, x는 배수체 set, x=monoploid, 4x=tetraploid).
배수체는 1n(반수체, haploid), 2n(2 배체, diploid), 3n(3 배체, triploid), 4n(4 배체, tetraploid), 5n(5 배체, pentaploid), 6n(6 배체, hexaploid).... 등이 있다.
2) 이수성(異數性, heteroploidy)
그리고 이수성 염색체 돌연변이란 전체 염색체가 1-2개 많거나 1-2개가 적은 상태를 말한다(2n-1=45, 2n+1=47).
이때 상동염색체가 2개인 1쌍이 아니라 1개인 경우(2n-1=45)를 일염색체성(一染色體性, monosomy), 3개일 경우(2n+1=47)를 삼염색체성(三染色體性, 三重染色體性, trisomy), 그리고 상동염색체가 4개인 경우(2n+2=48)를 사염색체성(四染色體性, tetrasomy)이라한다.
염색체 수 이상이 발생하는 원인은 다음과 같다.
남녀의 정소와 난소에서 생식세포를 형성하는 과정에서 감수분열(생식세포분열)이 일어나는데 이때 나타나는 방추체를 형성하는 방추사가 어떤 원인의로 모두 끊어지면 염색체가 양극으로 분리되지 못하고 한쪽으로 몰리게 된다. 그 결과 형성되는 딸세포 중 하나에 염색체가 모두 존재하는 것이다. 이런 현상을 염색체 비분리 현상이라 한다. 감수 제1 분열이나, 감수 제2분열 중 어느 때나 일어날 수 있다. 이렇게 형성된 배우자(정자, 난자)는 염색체수가 배(2n=46)로 많아진다. 이들이 정상 배우자(n=23)와 수정하면 3n(3n=69)인 개체가 된다.
이수성이 일어나는 과정은 생식세포를 형성하는 과정에서 감수분열(생식세포분열)이 일어나는데 이때 나타나는 방추체를 형성하는 방추사 중 1개가 어떤 원인의로 끊어지면 1쌍의 염색체는 양극으로 분리되지 못하고 한쪽으로 몰리게 된다. 그 결과 형성되는 딸세포 중 하나는 염색체 수가 하나 더 많고 다른 하나는 염색체 수가 하나 적은 세포가 형성된다. 감수 제1 분열이나, 감수 제2분열 중 어느 때나 일어날 수 있다. 염색체 비분리 현상으로 염색체 수가 1-2개 많거나 1-2개 적은 생식세포(배우자-정자, 난자)가 정상적인 생식세포와 수정을 하면 염색체 수가 1-2개 적거나 많은 염색체 수 이상의 개체가 된다.
홀수성 배수성(3n, 5n, 7n)인 개체와 이수성인 개체(2n+1, 2n-1)는 자손을 얻을 확률이 낮다. 생식세포 분열 시 상동염색체가 짝이 없으면 1개의 염색체의 양쪽에 방추사가 붙어서 당기므로 끌려가지 못한다. 이를 염색체 비분리 현상이라 하며 이로 인해 생식세포를 만들 수 없다.
이수성의 원인은 생식 세포분열(감수분열) 때 염색체의 비분리 현상으로 일어나지만 정상적인 수정란에서 발생되는 도중 일부 체세포의 세포분열 중에 체세포 염색체 비분리 현상이 일어나 정상세포와 이수성인 세포가 혼재된 것을 모자이크형 (mosaicism 모자이시즘, 섞임증형, 체세포 분열 비분리형) 이수성이라 한다.
각론
돌연변이 현상이 상염색체에서 일어나면 상염색체 이상이라 하고 상염색체 이상은 남녀 간에 형질 발현에 차이가 없지만 성염색체에서 이들 현상이 일어나면 성염색체 이상이라 하며 성에 따라 형질 발현에 차이가 있다.
1. 상염색체 이상
가. 상염색체 수 이상 - 이수성
염색체 수가 달라지는 것을 염색체 수 이상이라 한다. 염색체 수 이상의 원인은 남녀의 정소와 난소에서 생식세포를 형성하는 과정에서 감수분열(생식세포분열)이 일어나는데 이때 나타나는 방추체를 형성하는 방추사 하나가 어떤 원인의로 끊어지면 1쌍의 염색체가 양극으로 분리되지 못하고 한쪽으로 몰리게 된다. 그 결과 형성되는 딸세포 중 하나는 염색체 수가 하나 더 많고 다른 하나는 염색체 수가 하나 적은 세포가 형성된다. 이것을 염색체 비분리 현상이라 한다. 감수 제1 분열이나, 감수 제2분열 중 어느 때나 일어날 수 있다. 상염색체 중에서 염색체 비분리 현상으로 염색체 수가 1-2개 많거나 1-2개 적은 생식세포가 정상적인 생식세포와 수정을 하면 염색체 수가 1-2개 적거나 많은 상염색체 수 이상의 개체가 된다.
상동염색체가 2개인 1쌍이 아니라 1개인 경우(2n-1=45)를 일염색체성(一染色體性, monosomy), 3개일 경우(2n+1=47)를 삼염색체성(三染色體性, 三重染色體性, trisomy), 그리고 상동염색체가 4개인 경우(2n+2=48)를 사염색체성(四染色體性, tetrasomy)이라한다. 사염색체성(四染色體性, tetrasomy) 질환으로는 9, 12, 15번 염색체의 일부 및 전체가 더 많은 사염색체증이 있다.
1) 다운증후군 (Down`s syndrome, 21 삼염색체증, Trisomy 21, 21번 염색체 3개)
사람의 염색체는 46개이며 염색체 2개씩은 상동염색체로 모양과 크기가 같다(남자의 성염색체 XY는 부등형 상동염색체). 남성 세포의 핵 속에 있는 상동염색체 중에서 크기가 같지 않은 1쌍을 23번 성염색체로 먼저 정하고 상염색체의 상동염색체를 크기순으로 번호를 붙여 놓았기 때문에 1번에서 23번까지 23종류의 염색체가 있으며 같은 번호에 2개씩 있다. 다운증후군의 원인은 남녀의 생식 체포 생성의 감수분열(Meiosis) 중 21번 염색체가 비분리 현상이 일어나 21번 염색체가 2개인 생식세포가 정상인 생식세포와 수정되어 21번 염색체의 수가 3개(삼염색체증, trisomy)로 됨에 따라 나타난 병으로 염색체 이수성이다.
그리고 21번 염색체와 다른 염색체와의 전좌나 모자이크형(mosaicism 모자이시즘, 섞임증형, 체세포 분열 비분리형)으로 발생하기도 한다.
다운 증후군의 원인은 생식 세포분열(감수분열) 때 21번 염색체의 비분리 현상이 일어난 생식세포와 정상인 생식세포가 수정하여 일어나지만 정상적인 수정란이 발생되는 도중에 일부 체세포가 세포분열 중에 21번 염색체 비분리 현상이 일어나 정상세포와 21번 염색체가 3개인 세포가 한 개체에 혼재된 것을 모자이크형(mosaicism 모자이시즘, 섞임증형, 체세포 분열 비분리형) 다운증후군이라 한다.
모자이크형(mosaicism 모자이시즘, 섞임증형, 체세포 분열 비분리형)은 정상적인 정자와 난자가 수정된 후 초기 배아기에 일부 세포에서 체세포 분열(somatic cell division) 중 일부 염체체에 비분리 현상이 일어난 것으로 비분리가 일어난 대부분의 배아는 자동 조정(self -correction) 되어 비정상적인 세포가 제거되고 배아는 정상 핵형을 갖게 되지만 일부 배아는 모든 세포가 상동염색체를 2개씩 갖는 것이 아니라 일부 세포는 상동염색체가 3개인 염색체를 가진 비정상 세포가 섞여있다. 모자이크형 다운 증후군은 21번 염색체를 2개 갖는 정상세포와 21번 염색체를 3개 갖는 비정상 세포가 한 몸에 섞여 있는 것으로 이와 같이 유전적으로 다른 세포들이 한 개체에 혼재하는 것을 모자이크형(mosaicism 모자이시즘, 섞임증형, 체세포 분열 비분리형)이라 한다.
다운 증후군의 증상은 지능이 낮고, 선천성 심장병, 특이한 얼굴 모습과 손발이 특징적이다. 다운증후군 질병을 앓는 환자 중 약 40%가 선천성 심장 기형이다.
출생 빈도는 생존 출산아 약 1,000명에 1명이며, 남녀의 비는 비슷하고, 인종 간에는 차이가 없다. 산모의 연령이 높을수록 다운증후군 아기가 태어날 확률이 높다.
1866년 존 랭던 다운(John Langdon Down, 1828 ~ 1896, 영국 , 의사)이 다운증후군의 증상을 처음 보고하였으며 1959년 제롬 르준(Jerome Lejeune, 1926 ~ 1994, 프랑스, 세포유전학)이 다운증후군의 원인은 21번 염색체가 3개이기 때문이라는 것을 발견하였다.
2) 에드워드 증후군(Edwards syndrome, 18번 삼염색체증, Trisomy 18 Syndrome, 18번 염색체 3개)
18번 염색체가 3개이므로 2n=47개의 염색체를 가지며 남녀 모두에게 나타난다. 정신박약 증세를 나타내며, 입과 코가 작고 심장이 기형이다. 8,000명당 1명 정도로 나타나는 유전병이다.
3) 파티우 증후군(Patau Syndrome, 13번 삼염색체증후군, Trisomy 13 syndrome, 13번 염색체 증후군, 13번 염색체 3개)
파타우 증후군의 증상으로는 입술과 구개의 파열, 심각한 중추신경계의 이상, 다지증, 합지증, 소두증, 소안구증, 심장기형, 발달 부진, 정신이상 등이 특이적으로 보인다. 이 병에 걸린 신생아의 대부분은 6개월 이내에 사망에 이르고, 반 정도가 1개월 이내에 사망하게 된다. 파타우 증후군의 증상은 에드워드 증후군(Edward's syndrome, 에드워드 신드롬)과 비슷한 경우가 있다.
파타우 증후군은 13번 염색체가 3개로 되어 나타나는 유전병이다. 이는 모계에서 감수분열 제1기의 비분리 현상(nondisjunction)으로 나타난다. 약 20% 정도는 염색체 구조의 이상인 전좌에 의해 일어난다. 염색체 비분리 현상(nondisjunction)으로 나타나는 다른 삼 염색체(trisomy)와 같이 어머니의 연령이 높을수록 발병 빈도가 높다. 파타우 증후군은 신생아 20,000∼25,000명당 1명꼴로 발생하게 된다.
4) 팔리스터-킬리안 증후군(Pallister-Killian syndrome, 12번 사염색체증, Tetrasomy 12p)
팔리스터-킬리안 증후군은 12번 염색체의 단완 부위가 1쌍이 아닌 2쌍이 되는 사염색체증(Tetrasomy)으로 발생하는 질환이다.
그런데 12번 염색체가 완전한 4개가 아니고 단완 일부가 2개 더 있는 것이다(Small supernumerary marker chromosome sSMC).
그리고 체세포 모두가 아닌 일부 세포에서 발생하는 모자이시즘(mosaicism)이다. 이 증후군은 매우 드물게 발생하며 증상은 영아기와 유아기 때 심한 근긴장 저하, 지능 저하, 특징적인 얼굴, 숱이 적은 모발, 피부 변색 등이 나타난다.
5) 9번 염색체 단완의 사염색체증(Tetrasomy 9p)
9번 염색체 단완이 2개 더 있는 사염색체증(Tetrasomy)으로 출생 전후에 성장지연, 지적장애, 저산소증, 소두증, 얼굴에 귀, 코 등의 기형이 다양하게 나타난다.
6) 15번 염색체 장완의 사염색체증(Tetrasomy 15q, isodicentric 15 chromosome syndrome)
15번 염색체 장완이 2개 더 있는 사염색체증(tetrasomy)으로 조기 중심 근긴장 저하증, 발달 지연, 지적 장애, 간질, 자폐 행동 등이 나타나는 질환이다
7) 언청이(구순열, 口脣裂, cleft lip)
위 입술의 일부분이 벌어지는 현상이다. 13번 염색체 수의 이상(13번 염색체 3개 존재)으로 나타날 수도 있고 한 쌍 이상의 대립유전자의 이상으로 나타나기도 하며(다인자 유전), 임신 중 환경요인의 상호작용에 의해 나타날 수도 있다.
나. 염색체 구조 이상
염색체 수는 이상이 없지만 일부 유전자의 결실, 중복, 역위, 전좌로 인하여 일어나는 것이다. 염색체 구조 이상은 핵형 분석으로 염색체 길이나 무늬 등의 이상을 찾아 알아낼 수도 있다.
그런데 결실(缺失, deletion)의 경우에는 5 megabases(메가베이스, 1Mb=10의6승의 염기쌍, 백만개의 뉴클레오타이드쌍) 이상이 소실되어 광학현미경으로도 관찰되는 결실(chromosomal deletion)과 1 ~ 3 megabases(메가베이스, 1Mb=10의6승의 염기쌍, 백만개의 뉴클레오타이드쌍) 정도가 소실되어 광학현미경으로 관찰되지 않는 미세결실(微細缺失, Microdeletion)로 구분되는데 대개 1-2Mb(메가 염기쌍, Megabase, 1Mb=10의6승의 염기쌍) 정도의 미세결실이 일어나기 때문에 일반적인 염색체 검사 방법만으로는 검사하기가 불가능하다.
1번, 4번, 5번, 6번, 7번, 10번, 11번, 15번, 17번, 22번 염색체 일부의 결실이 드물게 나타난다.
그리고 중복의 예로는 7번(장완 미세중복), 8번, 17번, 22번 염색체(묘안 증후군, cat eye syndrome, 22번 염색체 부분 중복)에서도 중복의 예가 있다.
1) 결실
가) WAGR 증후군(WAGR syndrome, 와그르 신드롬)
WAGR증후군(와그르증후군)은 윌름즈 종양(Wilm's tumor), 홍채 결여증(Aniridia), 생식아 세포증(Gonadoblastoma), 정신지체(Retardation) 등으로 나타나며 11번 염색체의 단원(염색체의 동원체에서 짧은 쪽)의 13 부분의 결실에 의해 나타난다. 결실이 우성으로 발현된다.
나) 묘성 증후군(Cat-cry syndrome)
묘성 증후군은 대부분 돌연변이로서 5번 염색체의 단원 부분의 부분 결손으로 생긴다. 후두 결함으로 고양이 같은 울음소리를 내므로 고양이 울음 증후군(묘성 증후군)으로도 불린다. 결실이 우성으로 발현된다.
다) 프라더 윌리 증후군(Prader-willi syndrome)
프라더 윌리 증후군은 저신장, 학습장애, 성기 발육부전, 비만 등의 특징을 보이는 질환을 말한다. 대부분 아버지로부터 받은 15번 염색체의 일부가 미세결실되어 일어난다. 결실이 우성으로 발현된다.
라) 안젤만 증후군(Angelman syndrome)
어머니로부터 받은 15번 염색체의 일부가 미세결실되어 나타나는 유전병이며 심각한 정신장애, 지적장애, 발달장애 등이 일어난다. 결실이 우성으로 발현된다.
마) 스미스 마제 니스 증후군(Smith-Majenis syndrome)
스미스-마제 니스 증후군이란 17번 염색체의 미세결실로 인해 나타나는 질환으로 발육 지연, 학습장애, 정신지체, 짧은 신장, 얼굴 형태의 이상, 비정상적인 귀 모양, 눈의 이상, 짧은 손가락 및 발가락, 수면장애, 행동장애 등이 나타난다.
바) 윌리엄스 증후군(Williams syndrome)
7번 염색체의 일부가 미세결실된 경우이며 뇌손상을 일으키고 정신적 육체적 장애를 수반한다. 심장 기형, 신장의 손상, 약간의 근육 약화 등 다양하다. 결실이 우성으로 발현된다.
사) 울프-허쉬호른 증후군(Wolf-Hirschhorn syndrome, 볼프-허쉬호른 증후군, WHS)
울프-허쉬호른 증후군은 4번 염색체의 미세결실 또는 전좌로 나타난다. 성장 지체, 지체장애가 나타난다.
2) 중복
가) 유전성 운동 및 감각 신경병증(Hereditary motor and sensory neuropathy, HMSN)
1A형 샤르코-마리-투스 병(Charcot-Marie-Tooth disease type 1A, CMT1A)
HMSN과 CMT는 같은 병이다.
신경의 축색돌기를 둘러싸고 있는 신경수초를 구성하는 단백질의 문제로 운동신경 및 감각신경에 이상이 발생한다.
CMT1A은 17번 염색체에 있는 말초 미엘린 단백질을 결정하는 유전자의 중복으로 일어난다. 우성으로 유전된다.
CMT1B은 1번 염색체 점 돌연변이가 원인이다.
이 외에도 종류가 많이 있으며 원인이 다르다.
나) 묘안 증후군(Cat-eye syndrome)
염색체 22번의 단원과 장완의 일부분(예, 22pter-22q11)은 신체의 정상 세포의 2배보다 오히려 3배 또는 4배로 증폭되어 나타난다. 묘안 증후군은 정신박약, 홍채 결손, 항문 폐쇄를 보이는 경우까지 매우 다양하게 나타난다.
다. 상염색체 유전자 이상
1) 단일 유전자(single gene) 이상
한 개 유전자의 돌연변이에 의해서 유발되는 질환으로써, 여기에도 몇 가지 유형들이 존재한다. 이러한 종류의 돌연변이들은 일반적인 염색체 검사로는 알 수 없으며, 여러 가지 분자생물학적 방법들을 통해서 확인할 수 있다.
단일 유전자 이상에는 DNA 염기 서열 중에서 하나의 염기서열이 바뀌는 경우를 점 돌연변이(Point Mutation)라 하며 점 돌연변이(Point Mutation)에는 DNA 염기 하나가 다른 종류의 염기로 바뀜으로써 그 위치에서 만들어질 아미노산이 다른 아미노산으로 바뀌는 과오 돌연변이(Missense Mutation)와 DNA 염기 하나가 다른 종류의 염기로 바뀜으로써 그 위치에 종결 코돈이 형성되는 난센스 돌연변이(Nonsense Mutation)가 있다.
가) 겸형 적혈구 빈혈증(겸형 세포증, 낫 모양 적혈구 빈혈증, sickle cell anaemia)
겸형 적혈구는 유전자 이상(염기 한 개 변이, GAG → GTG)으로 적혈구가 낫 모양(초승달 모양)으로 되고 산소를 운반하지 못하므로 빈혈을 일으키는 열성 유전이다.
11번 염색체에 존재하는 헤모글로빈 β사슬 염기서열 중에서 6번째 아미노산 유전자(코돈)인 GAG(글루탐산)이 GTG(발린)으로 돌연변이가 일어난 것이다. 이러한 돌연변이 헤모글로빈은 산소와 결합하지 않으며 서로 붙어 긴 바늘 모양의 구조를 형성하므로 적혈구의 모양이 길게 찌그러진 낫 모양으로 바뀌게 된다.
나) 알비노(albino, 백색증)
알비노(albino)는 피부, 모발, 눈 등에 색소가 생기지 않는 백화현상(白化現象)으로 피부나 털의 색소를 만드는 티로시나아제(tyrosinase)라는 효소가 유전자 이상으로 인해 만들어지지 않는 현상이다. 티로시나아제는 멜라닌 합성에 관여하는 주효소이므로 검은 색소인 멜라닌을 합성할 수 없다. 열성으로 유전한다. 피부는 희고 눈의 홍채는 빨간색으로 나타난다. 눈이 붉은 이유는 동공이 색소 침착이 안 된 맥락막(脈絡膜)의 혈액에 빛이 반사되어 붉게 나타나기 때문이다.
다) 페닐케톤뇨증(Phenylketouria, PKU)
페닐케톤뇨증(PKU)이란 페닐알라닌(phenylalanine)을 타이로신(tyrosine)으로 전환시키는 효소인 페닐알라닌 수산화효소(phenylalanine hydroxylase, PAH)가 유전자(12번 염색체에 있음) 이상으로 생성이 잘 안 되어 체내에 페닐알라닌이 축적되고 축적된 페닐알라닌은 페닐파이루베이트(phenylpyruvate)라는 물질로 전환되어 소변으로 배설된다. 열성 유전이다. 환자의 땀과 소변에서 쥐 오줌 냄새가 나는 것이 특징이며, 습진이 심하고 머리카락이 노란색이나 담갈색으로 변한다. 또한 피부가 하얗게 되고 경련이 나타나기도 하며 자폐아나 지능 박약아가 된다. 펜닐케톤뇨증은 phenylalanine hydroxylase(PAH)라는 효소를 만들어내는 유전자(12번 염색체에 존재)의 이상으로 인해 발병하는 상염색체성 열성 유전질환이다.
라) 대동맥 판상부 협착증(大動脈瓣上部狹窄症, supravalvular aortic stenosis)
7번 염색체 장완에 있는 elastin 유전자 상의 돌연변이로 인해 나타난다. 우성유전이다. 혈관을 폐쇄하는 혈관질환이다. 대동맥에서의 협착을 유발하나, 다른 동맥도 영향을 받을 수 있다.
마) 낭포성 섬유증(Cystic Fibrosis)
낭포성 섬유증은 점액이 정상적으로 만들어져야 하는 세포에서 두껍고 끈적거리는 점액이 만들어져 염분과 수분이 잘 조절되지 않아 일어나는 폐 유전질환으로 간, 췌장, 비뇨기계, 생식기계 및 땀샘 등에서도 병이 발생한다. 7번 염색체의 장완에 있는 CFTR(Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator, 낭포성 섬유증 유발 세포막 단백질) 유전자 상의 돌연변이로 인해 유발되며 열성 유전이다.
낭포성 섬유증을 일으키는 여러 유전적 요인 중에서 대표적인 것은 ΔF508(CFTRΔF508)로 7번 염색체의 장완에 있는 CFTR 유전자 중 페닐알라닌(phenylalanine)을 지정하는 508번째 코돈인 3개의 뉴클레오티드가 결손 되어 일어난 과오 돌연변이(missense mutation)이다.
바) 연골무형성증(軟骨無形性症, achondroplasia)
연골 무형 성종(軟骨無形性症)은 유전 질환의 하나로 왜소증을 유발한다. 이 질환을 가진 성인의 평균 신장은 약 120 ~ 130센티미터이다. 팔다리가 짧으며, 머리가 크고 이마가 튀어나온다. 대개 생명에는 큰 지장이 없다.
신생아 2만-4만 명 중에 한 명 꼴로 발생하며, 태어나기 전에 초음파 검사로 확인이 가능하다. 연골무형성증은 상염색체에서 우성으로 유전되며, 대부분 섬유아세포 성장인자 수용체 3(FGFR3) 단백질 배열의 380번 위치에 있는 글리신이 아르기닌으로 바뀐 것이 발병의 원인이다.
치료에는 성장호르몬이 사용되고 있지만, 아직 효능에 대해서는 검증이 부족하다.
사) 숙신 알데히드 탈수소 효소 결핍증(Succinic Semialdehyde Dehydrogenase deficiency)
사람 뇌세포 안에 있는 숙신산 알데히드 탈수소 효소(SSADH)는 뇌신경세포 사이를 오가며 신호를 전달하는 물질인 ‘가바(GABA)’를 분해하는 단백질이다. 이 효소가 제 역할을 하지 못하면 가바 물질이 분해되지 않고 뇌 안에서 농도가 비정상적으로 증가해 간질이 발생하는 것으로 알려져 있다. 6번 염색체의 단완 22위치의 유전자 돌연변이로 열성 유전이다.
아) 네겔리-프란체스쉐티-야다손 증후군(Naegeli-Franceschetti-Jadassohn syndrome)
네겔리-프란체스쉐티-야다손 증후군은 17번 염색체 장완에 위치한 유전자의 돌연변이로 망상형의 색소 침착 등을 일으키며 우성으로 유전한다.
자) 무조증(無爪症, Anonychia, 아노니키아, 손톱, 발톱 결손증)
무조증은 손톱, 발톱의 일부분이 없거나 전부가 없는 증상으로 20번 염색체 단완에 있는 유전자 이상으로 일어나는 유전이며 열성이다.
차) 지결손증(指, 趾缺損症, Ectrodactyly, 엑트로디악틸리, 손가락 발가락 결손증)
지결손증(指, 趾缺損症, Ectrodactyly, 엑트로디악틸리)은 SHFM(Split hand/Split foot formation)라고도 하며 손가락 또는 발가락의 일부 또는 전부가 선천적으로 결손 되는 유전이다.
SHFM type는 여러 형태가 있으며 돌연변이 유전자 위치는 SHFM1 (SHFM1, 7q21-q22), SHFM2 (Xq26), SHFM3 (FBXW4/DACTYLIN , 10 q 24), SHFM4 (TP63 , 3q27), SHFM5 (DLX1 and DLX 2, 2q31) 등이다.
지결손증(指, 趾缺損症, Ectrodactyly, 엑트로디악틸리)은 아프리카 짐바브웨의 바 도마(vaDoma, Doma 도마)라는 부족에서 많이 나타나고 있는데 5개의 발가락 중에서 중앙의 세 개 발가락이 없고 바깥쪽에 있는 두 개의 발가락이 중앙으로 굽어 있다.
바 도마(vaDoma, Doma 도마)의 지결손증(趾缺損症, Ectrodactyly, 엑트로디악틸리)은 7번 염색체의 단일 유전자 돌연변이며 우성 유전이다.
2) 틀 이동 돌연변이(frame shift mutation)
정상적인 DNA 염기서열에 다른 염기가 끼어들거나 기존의 염기서열 중 일부가 결실됨으로써 연속적으로 트리플 코돈(triple codon)의 틀(frame)이 바뀌는 경우
가) 삽입(insertion)에 의한 틀 이동 돌연변이(frame shift mutation) - 하나 이상의 염기가 기존의 염기들 사이에 끼어 들어가는 경우
(1) 마루판 증후군(Marfan syndrome)
마루판 증후군(Marfan syndrome)은 결체조직을 구성하는 데 필요한 ‘피브릴 민-1’이라는 단백질을 형성하는 유전자의 이상으로 키가 크고, 마르고, 얼굴과 사지가 길고 심혈관, 골격 조직, 안구, 관절 등에 심각한 장애를 초래하는 유전병이다. 상염색체 우성 형질로 유전한다. 염색체 15번에 위치한 FBN1 유전자의 돌연변이, 염색체 3번의 단원(p)(3p22)에 위치하는 TGF-베타 수용체 2(TGFBR 2) 유전자의 돌연변이에 의해 일어난다.
(2) 고셔병(Gaucher Disease)
우리 몸에 꼭 필요한 glucocerebrosidase(GC)라는 효소의 결핍에 의해서 분해되지 않은 복합 지방질이 망상계 세포 내에 축적됨으로써 빈혈, 혈소판 감소, 간 비장비대, 골수 침윤, 때로는 신경계 증상을 일으키는 상염색체 열성 유전질환이다. 염색체 1번에 위치하는 글루코 세레브로 시다 아제(glucocerebrosidase) 유전자 상의 돌연변이로 인해 나타난다.
(3) 샤르코 마리 투스 질환(Charcot-Marie-Tooth Disease)
인간의 염색체에서 일어난 유전자 중복으로 인해 생기는 유전성 질환이다. 손과 발의 말초신경 발달에 관여하는 유전자가 돌연변이로 인해 중복되어 샴페인 병을 거꾸로 세운 것과 같은 모습의 기형을 유발한다. 중요 신경 질환의 하나이며 100,000명당 발병률은 36명이다
CMT1형과 2형은 상염색체 우성유전, CMT4형은 상염색체 열성 유전, CMTX는 X염색체 연관 열성 유전이다.
(4) 헌팅턴 무도병(Huntington 舞蹈病)
헌팅턴 무도병은 유전병이며, 드문 우성 유전병이다. 보통 30세 이후에 뒤늦게 발병하며, 정신장애와 전신마비가 일어난다.
관련된 유전자는 4번 염색체에 있다. 글루타민을 지정하는 코돈(CAG)이 일정 회수 이상 나타나면 반드시 병이 발병하게 되며 반복 횟수에 따라 발병 시기가 결정된다.
나) 결실(deletion)에 의한 틀 이동 돌연변이(frame shift mutation) - 한 개 이상의 염기가 결실된 경우
(1) 선천성 부신과 형성증((先天性副腎過形成症, Congenital Adrenal Hyperplasia)
선천성 부신과 형성은 부신(당질 코르티코이드, 무기질 코르티코이드)과 성선(안드로겐)의 스테로이드 호르몬 결핍을 나타내는 열성 유전질환이다. 환자는 유전적으로 남성 즉, 46, XY 핵형을 가지고 있으나, 성호르몬 생산 능력이 없어, 여성의 외부 생식기를 가지고 있다. 환자는 스테로이드 호르몬 합성 첫 단계인 콜레스테롤의 프레그네놀론(pregnenolone)으로의 전환을 수행하지 못하게 되는 것이다. 결과적으로, XY 핵형을 가진 아기가 여성의 외부 생식기를 가지고 태어나게 된다.
스테로이드의 생산을 조절하는 단백질(steroidogenic acute reguratory protein; StAR)을 지정하는 StAR 유전자의 돌연변이가 원인이다. 8번 염색체에 StAR 유전자가 있다.
(2) 8번 염색체 단완 결실(Monosomy 8p)
8번 염색체 단완의 미세결실로 나타나며 성장 지연, 정신 지체, 소두증과 같은 두개골과 안면부위의 기형, 눈 안쪽 모서리를 덮어버리는 수직의 주름, 심장 이상, 남성에게 나타나는 생식기의 결함 등의 증상이 있다.
(3) 디조지증후군(Di George’s syndrome, 염색체 22q11 결손 증후군)
태아 발생 초기에 22번 염색체의 미세결실로 인해서 발생한다. 유전되는 경우(congenital, 先天性, 선천성)는 약 5%이고 95%는 돌연변이(sporadic, 散發性, 산발성, 때때로 발생되는 현상)로 발생한다. 증상은 흉선과 부갑상선의 선천성 결손증, 인두낭 증후군, 흉선 무형성증 등이다.
(4) 10번 단완결손증(10번 짧은 팔 홑 염색체증, Monosomy 10p)
10번 염색체 단완의 말단 부분이 결손 되거나 모자이크 현상(섞임증)으로 소실되어 발생하는 유전병으로 양안 격리증(兩眼隔離症, hypertelorism), 안검하수(眼瞼下垂症, ptosis, blepharoptosis), 사시(斜視, phoria), 구개열(口蓋裂, palatoschisis), 발의 기형, 심장 결함 등이 나타난다.
1) 기타 상염색체 유전자 유전
가) 다지증(多指症, Polydactly), 합지(지) 증(合指(趾)症, syndactyly, Syndaktylie), 열수(裂手, cleft hand)
다지증(Polydactly)이란 손가락이나 발가락이 비정상적으로 더 생겨서 6개 혹은 그 이상이 되는 기형을 말하며, 손에서는 무지(엄지, thumb)에 붙어 발생(육손), 발에서는 새끼발가락(소지, 5th toe)에 붙어 생기는 경우가 흔하다. 더 생긴 손가라과 발가락은 짧고 마디도 적어 발생 중 이상으로 분리된 것으로 보인다.
합지(지) 증(合指(趾)症, syndactyly, Syndaktylie)은 손가락이나 발가락이 서로 붙은 것으로 뼈까지 붙거나 뼈는 붙지 않고 근육, 힘줄 등이 서로 붙은 경우이다.
합지증, 다지증, 열수(裂手, cleft hand), 열족(裂足, cleft hand) 등이 같이 나타나기도 한다.
열수(裂手, cleft hand)는 손가락 사이가 손바닥까지 갈라져 오리 발가락 같이 된 것을 말한다.
다지증, 합지증, 열수 등은 상염색체성 우성유전을 한다는 보고도 있었으나, 특수한 형태를 제외하고는 유전성도 거의 없는 것으로 알려져 있다.
나) 단지증(短指症, brachydactyly)
단지증은 손가락과 발가락의 유전병으로 뼈의 개수는 모두 있으나 손가락뼈나 발가락뼈의 길이가 짧게 발달한 것이다.
일반적으로 한 두 개의 손가락이 짧은 경우가 많으며 우성으로 유전되며 작은 키를 동반한다.
뼈 결손 단지증도 있는데 손, 발가락 뼈 마디 수가 적은 것이다.
단지증은 여러 염색체에 있는 유전자의 변이로 많은 종류의 다지증이 있다. 그래서 유전의 종류는 각각 다르다.
후천적 외상으로 성장판이 손상되어 발생되는 경우도 있다.
다) 외배엽 형성 이상(Ectodermal dysplasia, anhidrotic)
외배엽 형성 이상은 여러 상염색체 이상이나 X염색체 이상이 일어난 것(남자)이 원인이며 발생 중 외배엽 형성에 문제가 발생한 것으로 피부가 피지선이 부족하여 건조하고 주름지며 피부 색소 부족으로 창백해지는 등의 피부 이상, 모낭의 감소로 머리카락 감소증, 손톱(발톱)이 없거나 갈라지기, 땀샘이 없어 땀이 나지 않는 에크린한선, 구순구개열(cleft lip and cleft palate, 입술, 잇몸, 입천장이 갈라짐), 치아가 생성되지 않거나 치아 사이가 넓게 벌어지는 치아 이상 등이 나타나는데 외배엽 형성 이상은 이들 현상 중에서 두 가지 이상이 함께 나타난다.
라) 5 알파 환원효소 결핍증(5α-reductase deficiency)
남성에서 유전적인 5-알파 환원효소가 결핍되면 전립선이 흔적기관으로 퇴화하며 성기의 여성화가 발생한다. 5 알파 환원효소 결핍증은 5알이 환원효소 유전자의 돌연변이로 그 효소가 결핍되어 나타나는 열성 유전병이다. 테스토스테론이 디하이드로 테스토스테론으로 전환되지 못하여 이 증후군의 남아는 외음부가 여성과 유사하며, 여성의 경우 이 호르몬이 별 작용을 안 하므로 문제가 되지 않는다.
성염색체 열성 혹은 상염색체 우성 유전 형식으로 유전된다.
2. 성염색체 이상
가.. 성염색체 수 이상 - 이수성
23번 염색체 2개를 성염색체라 한다. 성염색체 이상으로 나타나는 병을 성염색체 이상 증후군이라 한다. 성염색체 이상 증후군은 사춘기 이후에 남녀의 제2차 성징이 나타날 때 성징이 잘 나타나므로 그 증상이 뚜렷하게 외부로 나타나며, 지능 저하도 나타나지만 상염색체 이상 증후군보다 증상이 가볍다.
염색체 수가 달라지는 것을 염색체 수 이상이라 한다. 염색체 수 이상의 원인은 남녀의 정소와 난소에서 생식세포를 형성하는 과정에서 감수분열(생식세포분열)이 일어나는데 이때 나타나는 방추체를 형성되는 방추사 중 1개가 어떤 원인의로 끊어지면 1쌍의 염색체가 양극으로 분리되지 못하고 한쪽으로 몰리므로 형성되는 딸세포 중 하나는 염색체 수가 하나 더 많고 다른 하나는 염색체 수가 하나 적은 세포가 형성된다. 이것을 염색체 비분리 현상이라 한다. 감수 제1 분열이나, 감수 제2분열 중 어느 때나 일어날 수 있다. 성염색체 중에서 염색체 비분리 현상으로 성염색체 수가 1개 많거나 1개 적은 생식세포가 정상적인 생식세포와 수정을 하면 성염색체 수가 1개 적거나 많은 성염색체 수 이상의 개체가 된다.
이때 상동염색체가 2개인 1쌍이 아니라 1개인 경우(2n-1=45)를 일염색체성(一染色體性, monosomy), 3개일 경우(2n+1=47)를 삼염색체성(三染色體性, 三重染色體性, trisomy), 그리고 상동염색체가 4개인 경우(2n+2=48)를 사염색체성(四染色體性, tetrasomy)이라한다.
그리고 배 발생과정에서 체세포 분열 중 일부 세포에서 성염색체 비분리 현상이 일어나 X나 Y염색체 1~2개가 부족하거나 X나 Y염색체 1~2개가 더 많은 세포와 정상인 세포(44+XX)가 한 개체에 섞여 있는 것을 모자이크형(mosaicism, 섞임증형, 체세포 분열 비분리형)이라 한다.
1) 터너 증후군(Turners syndrome, TS)
정상적인 사람의 성염색체는 남자는 XY이고 여자는 XX이다. 외부적으로 여성으로 보이는데 X 염색체 1개가 부족(44+X)하여 나타나는 염색체 이수성이다. 난소의 기능 장애로 조기 폐경이 발생하며, 저신장증, 심장 질환, 골격계 이상, 자가 면역 질환 등의 이상이 발생한다.
여자는 온전한 X 성염색체가 2개 있어야 하는데(44+ XX), 터너 증후군은 이 염색체의 1개 또는 일부분이 소실되거나, 염색체 모양의 이상이 발생하는 질환이다. 여자아이 2,000~5,000명 출생 수 당 1명 정도 발생한다.
그리고 배 발생과정에서 체세포 분열 중 일부 세포에서 성염색체 비분리 현상이 일어나 X염색체 1개가 부족한 세포(44+X)와 정상인 세포(44+XX)가 섞여 있는 것을 모자이크형 터너증후군(TS with mosaicism)이라 한다.
2) 클라인 펠터 증후군(Klinefelter syndrome)
정상적인 사람의 성염색체(46개)는 남자는 XY이고 여자는 XX이다. 클라인 펠터 증후군은 남성에서 나타나는 증후군이다. 클라인 펠터 증후군은 성염색체가 XXY 혹은 XXXY이다. 이는 남성의 성염색체에 X 염색체나 Y 염색체가 추가로 더 있는 염색체 이수성으로 나타나는 병이다.
즉 정상적인 남성의 성염색체에 X 염색체가 추가로 더 있는 질환으로 신생아 남아 1,000명당 1명에서 볼 수 있는 다염색체로서 성적 발달에 지장이 초래되는 질환 중 가장 흔한 경우이다.
클라인 펠터 증후군의 원인은 생식세포분열(감수분열, Meiosis) 때 성염색체의 비분리 현상으로 일어나지만 정상적인 수정란에서 발생되는 배아기에 일부 체세포가 체세포 분열(somatic cell division) 중에 성염색체 비분리 현상이 일어나 한 몸에 성염색체가 XY인 정상세포와 성염색체가 XXY 혹은 XXXY 인 비정상 세포가 혼재된 것을 모자이크형(mosaicism, 섞임증형, 체세포 분열 비분리형) 클라인 펠터 증후군이라 한다.
3) 야콥 증후군(Jacob Syndrome, XYY 증후군, 초 남성, Supermale syndrome)
야콥 증후군은 남성에게 나타나며 특징은 크게 뚜렷하지 않다. 단지 체격이 급성장해 평균 신장보다 5∼7㎝가량 큰 경우가 많다.
하지만 이들은 평균 지능이 일반인에 비해 낮거나 학습장애를 겪을 가능성이 높다.
XYY 염색체 남성은 유전적으로 공격적이라고 알려졌지만 최근엔 XYY 염색체 남성의 공격성 자체가 유전자적인 것은 아니라는 의견이 지배적이다. 단지 지능이 낮고 체구는 크기 때문에 우발적인 실수일 가능성이 높다는 것이다.
XYY 염색체 남성의 대부분은 큰 무리 없이 정상적으로 사회생활이 가능하다. 정자 수가 적어 후세를 낳지 못할 경우도 있긴 하지만 많은 경우 정상적인 아이를 가질 수 있으며 염색체 이상은 유전되지 않는다.
4) 초 어성(Superfemale syndrome, XXX syndrome, XXX 증후군)
성염색체가 XXX로, X가 3개나 있는 것을 초 여성이라고 한다.
외양은 일반적인 여성과 다르지 않고 결혼해도 정상적으로 아이를 출산하는 사람도 있지만, 월경이 없을 때도 있다. 키가 평균 이상으로 크고, 특히 하체가 길고 날씬하다. 발달지연이나 정신지체는 없다. 여성 1,000명에 1명의 비율이다.
나. 성염색체 유전자 이상
23번 염색체 2개를 성염색체라 한다. 여성의 성염색체는 XX이며 남성의 성염색체는 XY이다.
X 성염색체와 Y 성염색체에 변이가 일어나 유전되는 유전을 반성 유전(伴性遺傳, sex-linked inheritance)이라 하며 X 성염색체 반성 유전(伴性遺傳, sex-linked inheritance)은 남성, 여성 모두에서 이상이 나타날 수 있다.
X 성염색체 반성 유전은 유전자가 성염색체인 X 염색체에 있어 남, 여에 따라 나타나는 비율이 다르다.
Y 성염색체 반성 유전(伴性遺傳, sex-linked inheritance)은 남성에게만 나타난다.
열성 반성 유전은 병을 일으키는 유전자가 있는 염색체를 X '이라 하고 정상인 유전자를 가진 염색체를 X라 할 때 정상인 X 염색체에 있는 유전자가 병을 일으키는 유전자가 X ′염색체에 있는 유전자에 우성인 것을 말한다. 열성 반성 유전(伴性遺傳, sex-linked inheritance)은 남자가 여성보다 유전병이 나타날 확률이 매우 높고 딸이 유전병이면 아버지가 유전병이어야 하며, 어머니가 유전병이면 아들은 모두 유전병이다.
우성 반성 유전(伴性遺傳, sex-linked inheritance)은 병을 일으키는 유전자가 있는 염색체를 X ′이라 하고 정상인 유전자를 가진 염색체를 X라 할 때 정상인 X 염색체에 있는 유전자가 병을 일으키는 X ′염색체에 있는 유전자에 열성인 것을 말한다. 우성 반성 유전은 여자가 남자보다 유전병이 나타날 확률이 매우 높고 아버지가 유전병이면 딸이 유전병이어야 하며, 아들이 유전병이면 어머니는 유전병으로 나타난다.
남녀의 성 중에서 한쪽 성에만 유전자 이상으로 나타나는 유전을 한성 유전(限性遺傳, sex-limited inheritance)이라 한다.
1) 색맹 유전(色盲遺傳, inheritance of color blindness)
색맹은 망막의 시세포 중 원추세포의 이상으로 색깔을 식별하는 능력이 없는 상태를 말한다. 색맹은 전색맹과 적록색맹이 있다. 전색맹은 색을 구별하지 못하고, 흑색, 회색, 백색의 흑백으로만 구별된다. 즉 색을 느낄 수 없고 명암만 구별할 수 있다.
적록 색맹은 적색과 녹색을 구별할 수 없는 색맹이다. 자세히 검사하면 적색맹과 녹색맹으로 나눌 수 있다.
적록색맹과 적록색약을 적록 색각이상이라 하며 그 발생 빈도는 남성은 4~5%, 여성은 남성의 1/10 정도이다. 색맹은 반성 유전(伴性遺傳, sex-linked inheritance)이다. 열성 유전이다.
2) 혈우병(血友病, Hemophilia)
혈우병은 혈액응고 인자가 불활성화되거나 결핍되어 발생하는 혈액 응고 유전 질환이다. 혈액 응고 인자가 부족하면 출혈이 반복적으로 일어나고 출혈 시 지혈에 장애가 생긴다. 유전자가 X 염색체에 존재하는 열성 반성 유전이며 남자에게만 나타난다. 여성이 성염색체가 X ′ X ′로 동형이 되면 사산이 된다.
C형 혈우병은 상염색체 열성으로 유전하며 제11번 응고 인자에 장애가 있다. 그러므로 C형 혈우병은 남녀 모두에 일어난다.
3) 안드로젠 불감 증후군(androgen insensitivity syndrome; AIS)
안드로젠 수용체 유전자에 돌연변이가 일어나 안드로젠 수용체가 결핍되어 남성의 1차 성징이 나타나지 않는 질병이다. 간성을 유발한다.
보통 X 염색체에 있는 유전자 이상에 의해 일어나므로 열성 반성 유전(伴性遺傳, sex-linked inheritance)을 한다.
아이의 경우 양쪽 성별에 공통적으로 안드로젠에 의해 나타나는 음모의 발달 등이 나타나지 않으며, 완전형의 경우 여성의 2차 성징이 나타나며, 완전히 차단되지 않은 경우는 불임 남성에서 여성에 가까운 정도까지 다양하다
모두 불임이며, 완전형의 경우도 짧은 질로 인해 성교에 문제가 있다.
완전형의 경우는 남성호르몬의 전환에 의해 여성의 외모와 거의 비슷하다.
4) 비타민 D 저항성 구루병(佝僂病, rickets)
어린이에게 나타나는 골연화증(骨軟化症)이 있으며 비타민 D 결핍이 주원인이다. 뼈가 무르고 석회의 침착이 불충분하여 치아의 발생이 늦고, 중증이면 보행이 어렵다. 척추가 굽는 곱사병(구루병)이 있다. 우성 반성 유전을 한다. X 성염색체 Xp22.1에 위치하는 PHEX (phosphate regulating gene with homologies to endopeptidase on the X chromosome) 유전자의 돌연변이에 의해 발생한다.
5) 뒤시엔느 근육 영양장애(뒤시엔느 근이영양증, 筋異營養症, Duchenne muscular dystrophy)
뒤시엔느 근육 영양장애 유전자는 X 염색체 연관된 병으로 남자에게서만 나타난다. 증상은 2세에서 6세까지에서 보통 나타나고 물질대사 장애로 근육이 약해지며 보통 20세 전에 사망한다. 뒤시엔느 근이영양증은 근육 물질대사장애로 유발되는 근육의 퇴행성 질병이다.
X 염색체의 단원의 21 부분(Xp21)에 위치하는 dystrophin 유전자 상의 돌연변이로 인해 유발된다.
6) X-연관무감마글로불린혈증(X-linked agammaglobulinaemia)
X-연관무감마글로불린혈증이란 인간의 체내의 면역세포 중 성숙된 B-세포를 생산하지 못하여 발생하는 면역결핍증이다. X 염색체에 존재하는 BTK 유전자상(유전자 결실)의 돌연변이로 인해 유발된다.
7) 파브리병(Fabry disease)
파브리병은 리소좀에 존재하는 가수분해 효소인 α-갈락토시데이스 A(α-galactosidase A;α-gal A)의 효소 활성 결핍 또는 부족에 의한 당지질(glycosphingolipid) 대사의 이상이며, 선단 지각 이상증, 발한 감소증, 심한 통증, 혈관 각화 등이 나타난다. 파브리병은 α-galactosidase A 유전자의 돌연변이로 인해 유발되며 열성이다. α-galactosidase A 유전자는 X 염색체 장완의 21.33 부분(Xq21.33)에 존재하는 열성 반성 유전(伴性遺傳, sex-linked inheritance)이다.
8) 레트증후군(Rett’s syndrome)
X 염색체 상의 MecP2 유전자의 돌연변이로 인해 유발된다.
손을 본인 의사대로 움직이지 못하거나 의사소통 능력이 발달하지 못하는 정신적 신체적 퇴보 현상을 나타낸다.
9) X-연관 혈소판 감소증(X-linked thrombocytopenia, XLT)
X-연관 혈소판 감소증(XLT)은
WASP(Wiskott-Aldrich Syndrome)이라고도 하며
주로 남성에게 나타나는 유전 출혈 장애이다. 이 유전병은 혈액 응고(혈소판)에 관여하는 혈소판이 감소한다. 이들 환자 중에 비정상적으로 작은 혈소판을 가지는 경우도 있는데, 이를 미세 혈소판 감소증이라고 한다.
X-연관 혈소판 감소증은 쉽게 멍이 들거나 경미한 외상이나 부상이 없는 경우에도 출혈이 일어난다. 일부 환자들은 뇌의 출혈로 생명의 위험을 일으키기도 한다.
X-연관 혈소판 감소증을 일으키는 돌연변이는 X염색체의 엑손 1~4에 위치한 미스센스와 난센스 돌연변이, 엑손 7~11에 위치한 스플라이스 부위 돌연변이 그리고 결실, 삽입 등 여러 가지이다.
10) Y염색체 반성 유전
Y염색체 반성 유전의 보기로 이모증(耳毛症, 귓속 털 과다증)을 들 수 있다. 이모증은 귓구멍에 털이 길게 나는 현상이다. 이모증을 일으키는 유전자가 성염색체인 Y 염색체에만 있어 남성에게만 나타나는 유전 현상이다. 열대어 거피의 수컷 등지느러미에 있는 검은 반점도 Y 염색체에만 있는 유전자에 의하여 일어나는 Y염색체 반성 유전이다.
Y 염색체는 할아버지에서 아버지로 그리고 아들로 전해 지므로 그 집안의 모든 남자는 똑같은 유전 현상을 나타낸다.
11) 한성 유전(限性遺傳, sex-limited inheritance, 한쪽 성에만 나타나는 유전)
한성 유전은 형질을 결정하는 유전자가 상염색체에 있어 양쪽 성에 유전자가 있지만 성호르몬의 영향으로 한쪽 성에서만 형질이 나타나는 유전이다.
한성 유전에는 한쪽 성에만 나타나는 2차 성징이 여기에 속하는데 예로는 꿩의 깃털, 공작의 깃털, 사슴의 뿔, 닭의 꼬리 등을 들 수 있으며 수컷의 것은 화려하고, 암컷의 것은 보호색이다. 반대로 암컷이 화려한 모습을 보이는 동물도 있다.
사람 남성의 남성형 대머리도 한성 유전이다.