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실존하는 늑대인간? 암브라스 증후군
그림 1. 늑대소년 형제 (Gary Moore photo)
세계 곳곳에는 보름달이 뜨면 늑대로 변한다는 늑대인간에 대한 전설이 있다. 늑대는 온 세계에 서식하고 있어서 이런 늑대인간 전설이 많은 것이다. 모든 설화들에서 공통적으로 발견되는 점은, 밤이 되면 늑대인간들은 사람에서 늑대로 변신하여 인간으로서의 이성을 잃고 포악해져서 가축이나 인간을 습격, 고기를 날것으로 먹는다는 것이다. 달이 차고 기움에 따라 변신하는 능력이 좌우되거나 은으로 만든 총탄이 아니면 상처를 입지 않는다는 이야기는 대개 16세기 유럽에서 생긴 이야기이며, 그 이전에는 보통 무기로도 상처를 입힐 수 있다고 여겨졌다.
또한 최근 늑대소년에 대한 영화도 나타나서, 늑대인간에 대한 관심이 높아졌다. 늑대인간과 같은 나와 다른 형태의 인간에 대한 호기심을 불러 일으키는 사람들이 있어서 화제이다. 바로 늑대인간 증후군 또는 암브라스 증후군이라 불리는 희귀병을 가진 사람들이다. 다모증의 한 형태인 암브라스 증후군은 얼굴의 눈과 입 주위를 제외한 몸 전체에 털이 자라나는 증상을 보인다. 이 증후군은 10~100억명 중 1명꼴로 나타난다고 추정되는 매우 희귀한 병이며, 현재까지 35~50명 정도밖에 기록되어있지 않다.
역사 속 늑대인간
기록상 첫 번째로 알려진 암브라스 증후군 환자는, 1556년 북서부 아프리카의 카나리아제도에서 태어난 페트루스 곤잘레스(Petrus Gonzales)로 놀랍도록 털이 자란 얼굴로 특이한 외관을 가져서, 귀족들이 신기하게 여기고 함께 지냈다. 그의 이런 특이한 외관은 그의 아들과 딸, 손자까지 같은 모습을 가지고 있었다. 그 후, 1826년에 작성된 다른 기록에서는“입술의 붉은 부분을 제외한 얼굴 전체가 멋진 머리털로 덮여 있었으며, 그것은 4-8인치의 부드러운 직선형”이라고 언급되어 있었다.
그림 2. 1857년 러시아 피부과의사가 기록한 암브라스 증후군 환자 사진
그러나 귀족과 함께 지내던 것도 잠시, 16~18세기에 이들은 원숭이처럼 서커스에 내보내지는 등의 노리갯감이 되기도 하였다. 1859년 찰스 다윈은 그들을 진화에 관련시켜 생각해 보았지만, 그들은 오랑우탄이나 고릴라의 머리 털이 없는 특징 등을 가지고 있지 않았다. 진화가 되지 않은 “과거의 사람”이 아닌 것이다. 그 후에도 역사적으로 몇 번씩 언급이 되어있으며, 현재도 가끔씩 소식을 확인 할 수 있었다.
그림 3. 태국의 “Supatra Sasuphan”
(출처 : http://www.baldingblog.co.kr/194)
2011년 태국의 12살 소녀 “수파트라 사수판(Supatra Sasuphan)”이 세계 기네스북에 가장 털이 많은 여자로 기록되었다. 그녀는 일명 “늑대소녀”로 불리고 있으며, 출생 이후, 길고 부드러운 잿빛 머리카락이 그녀의 눈썹에서 시작되어 베일처럼 얼굴의 아래쪽으로 자라났다고 한다.
그림 4. 인도의 암브라스 증후군 세자매 (사비타(23), 모니샤(18), 사비트리(16))
(출처 : http://blog.naver.com/imagemode?Redirect=Log&logNo=80152624546)
또 다른 사례로 인도의 암브라스 증후군 세자매가 있다. 이들은 아버지에게서 증후군을 물려받았으며, 5명의 딸 중 3명만이 증세를 나타내고 있으며, 충격적인 겉모습으로 인해 고통 받는 삶을 살고 있다고 말한다. 이러한 암브라스 증후군은 1993년 공식 명칭이 되었으며, 유전체 분석을 통해 8번 염색체의 SOX9 유전자 돌연변이를 확인하였다.
늑대인간은 희귀병 암브라스 증후군이다
컬럼비아 대학의 유전학 박사인 Angela Christiano와 동료들은 다모증의 형태인 “암브라스 증후군”에 걸린 아버지와 아들의 유전체를 분석하여, 원인이 되는 돌연변이에 대한 흥미로운 사실을 발견했다. 환자들에게서 염색체의 이상을 검색하기 위하여, 혈액 샘플을 전장유전체 분석과 SNP Array를 통해 지노타이핑(genotyping)하였다.
그 전에 쥐를 대상으로 하였던 초기 실험들부터 설명하겠다.
그림 5. 정상 쥐와 돌연변이 쥐의 조직학적 분석 수행
SOX9 유전자와 다모증의 연관관계 증명을 위하여 정상 쥐(Trps1+/+[정상호모])와 돌연변이 쥐(Trps1Δgt/Δgt[돌연변이 호모]) 배아의 조직학적 분석을 수행하였다. 그 결과 돌연변이 쥐는 정상의 쥐에 비하여 초기의 형태발생 동안 비모(코 주변의 긴 수염)부위의 모낭이 불규칙한 간격을 두고, 숫자가 감소되는 이상을 보였으며, 피부의 응축이 나타났다. 그리고 정상과 돌연변이가 섞인 이형(Trps1+/Δgt)에서는 정상보다는 적고 돌연변이보다는 많은 양의 모낭이 발견되었다. 이 실험으로 돌연변이 쥐배아(Trps1Δgt/Δgt[동형 돌연변이])의 털가죽에서는 모낭의 수가 감소하는 이상이 생긴다는 것을 확인할 수 있었다.
그림6. 정상쥐와 돌연변이쥐의 면역형광염색법 수행
[그림 6]의 A와 B는 돌연변이 쥐(Trps1Δgt/Δgt[동형 돌연변이])에서의 비모(코 주변의 긴 수염) 모낭의 변이 메커니즘을 확인하기 위해, 서로 다른 마커(돌연변이 쥐, 정상 쥐)들을 K14 염색 물질을 이용하여, 동일한 상피를 대상으로 면역 형광 염색법을 시행한 모습이다.
[그림 6]의 C와 D는 돌연변이 쥐와 정상 쥐들의 모유두세포(모발 성장의 근원이 있는 모낭의 근원에 있는 세포의 집적)를 Alk 염색 물질을 이용하여 염색한 모습이다. 돌연변이에서는 상당히 작고 희박한 모습으로 나타났다. [그림 6]의 E와 F는 돌연변이 쥐와 정상 쥐들의 모낭을 Col1 염색 물질로 염색하여, 모낭의 콜라겐 양을 비교한 것인데, 유사하게 나타났다. [그림 6]의 G와 H는 돌연변이 쥐와 정상 쥐들의 모낭을 Ki67 염색 물질로 염색하여, 돌연변이의 모낭이 정상보다 훨씬 증가된 모습을 보였다.
[그림 6]의 I와 J의 TUNEL 분석1)에서는, 두 가지 모낭의 유형이 세포사멸에 있어서는 유사한 수준을 보인다는 것을 알려준다. 마지막으로, [그림 6]의 K와 L은 돌연변이 쥐와 정상 쥐들의 모낭을 Lef1 염색물질로 염색하여, 돌연변이의 Trps1는 기질세포와 모유두세포에서 Wnt 신호 경로를 조절하여 발현이 완화된다는 것을 보여준다.
그림 7. SOX9의 코털모낭의 표현을 Trps1이 억압
모낭 줄기세포를 조절하는 결정적인 유전자는 SOX9이다. Trps1 조절인자가 SOX9 유전자를 조절할 수 있는가를 알아보기 위하여, 비모 모낭의 형태발생 동안, SOX9 유전자의 발현을 조사하는 면역형광염색법분석을 수행하였다.
[그림 7]의 A는 정상 쥐와 돌연변이 쥐의 표현형을 대상으로 qRT-PCR 분석을 수행한 것이다. 그 결과 돌연변이 쥐의 샘플에서 SOX9의 조절에 의해 Sox9 단백질 발현이 1.8배 높아진다는 것을 발견했다. 또한, [그림 7]의 B, C는 돌연변이 쥐의 상피 모낭에 면역형광염색법을 수행한 결과, 상피 모낭의 콜라겐에서 Sox9 단백질 표현형이 증가된 것을 볼 수 있었다.
Trps1 전사인자와 SOX9 유전자 사이의 관계를 증명하기 위해, HEK 293T 세포에서 결합 여부를 확인하였고, 하나의 SOX9 유전자에 Trps1 전사인자가 최대 5개 결합이 가능하였다. 결과적으로, HEK 293T 세포에서 Trps1 전사인자가 SOX9 유전자의 전사를 억제하는 것이 확인되었다. 정상 쥐에서는 Trps1 전사인자가 SOX9 유전자의 전사를 억제하지만, 돌연변이 쥐에서는 SOX9 유전자의 전사 억제가 완화되어 SOX9 단백질이 더 많이 발현된 것이다.
그림 8. 다모증과 SOX9 의 SNV의 관련성
[그림 8]의 A에서는 앞서 말했듯이, 다모증의 아버지와 아들을 대상으로 실험을 하였다. 아버지는 프랑스와 아프리카의 후손이며, 어머니는 독일 출신이었다. 아버지와 물려받은 아들은 얼굴과 귀에 털이 많이 있었고, 긴 속눈썹을 가지며, 몸에 굵은 털이 자라나는 다모증의 환자이고, 굵은 모양의 두꺼운 코를 가지고 있었다.
[그림 8]의 B는 이들의 염색체 이상을 확인하기 위하여, 이들과 정상인 가족 원의 혈액샘플에서 DNA를 수집하여 분석한 것이다. 그 결과, 정상 가족에서는 보이지 않던 염색체 구조의 중복이 아버지와 아들의 염색체 17q24.2-q24.3에 4개가 발견되었다. 염색체의 끝 부분에 SOX9 유전자가 위치하고 있었다.
[그림 8]의 C는 염색체의 중복 부위를 상세히 확인하기 위하여, 추가적으로 PCR을 수행한 결과이다. 정상에서는 특이사항이 없었지만, II-2의 상대적 copy number가 높게 나타났다. 결과적으로, SOX9 유전자의 SNV(Single Nucleotide Variation: 단일 염기서열 변이)증가가 모낭의 증가 효과와 상관관계가 있는 것을 확인할 수 있었다.
맺음말
생물들은 자연에 적응해 나가는 과정에서, 깃털, 비늘, 치아, 손톱, 뿔, 부리, 털 등의 다양한 방법으로 진화를 하게 된다. 털의 경우, 인접한 상피 세포 사이의 연속적인 상호작용으로 인해, 다양한 모낭 유형으로 발현이 조절된다. 쥐를 대상으로 한 실험에서 모낭의 수와 Trps1의 관련을 알아냈고, 그 다음 다모증의 아버지와 아들을 대상으로 한 실험과정에서 정상샘플에서는 전사인자 Trps1이 SOX9의 전사를 억제하지만, 돌연변이에서는 억제하지 못하여 SOX9유전자가 전사되고, 그 SOX9에서의 중복변이가 암브라스 증후군이라는 희귀한 형태로 발현된다는 증거를 찾았다. 유전자의 위치가 변경되어 암브라스 증후군이 일어났듯이, 유전자의 변이로 인하여 염색체의 위치나 순서가 바뀌게 되면, 표현형에 문제가 생겨 암브라스 증후군과 같은 희귀 병이 나타날 수 있다.
현재, 암브라스 증후군과 같은 희귀 병에 대해 많은 연구가 진행되고 있으며, 원인을 알 수 없었던 예전과 달리 유전체 해독을 통한 유전자 변이를 확인 할 수 있게 됨으로써 많은 희귀 병의 원인 유전자 규명이 가능해졌다. 본 연구에서는 염색체를 이용한 면역침강법(Chromatin Immunoprecipitation)으로 발현되는 특징들로 연구하였지만, 앞으로는 전체 유전체를 확인하여 앞으로 일어날 위험을 미리 알 수 있게 될 것이다.
- TUNEL 분석 : Tunnel은 TdT (terminal deoxynucleotidyl transferase)라는 효소를 이용해 UTP (uridine triphsophate)를 DNA 조각 말단에 붙여 그 DNA fregmentation이 일어났는지 여부를 파악하는 실험 방법
참고문헌
Trps1 and Its Target Gene Sox9 Regulate Epithelial Proliferation in the Developing Hair Follicle and Are Associated with Hypertrichosis.
http://www.plosgenetics.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pgen.1003002
The Curious Genetics of Werewolves
http://blogs.plos.org/dnascience/2012/12/27/the-curious-genetics-of-werewolves/
Trps1 activates a network of secreted Wnt inhibitors and transcription factors crucial to vibrissa follicle morphogenesis.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22115758
저자
글 : Jung.EunByoul
편집 : Park.HyeonJi
키워드 : Chromatin Immunoprecipitation, SOX9, Trps1, 다모증, 암브라스 증후군 등
