The Study of DNA Mutations of Phenylketonuria in Koreans

한국인에서의 페닐케톤뇨증의 유전자변이에 대한 고찰

Purpose : Phenylketonuria(PKU) is an inborn error of metabolism and a genetic disorder resulting from a deficiency of phenylalanine hydroxylase(PAH) and decreased activity of tetrahydrobiopterin(BH4).In this study the correlation between the DNA mutation and clinical manifestations was investigated and PAH DNA mutations were compared bewteen Asian and Caucasian populations. Methods : DNA was isolated from peripheral leukocytes. The PAH gene was amplified by Polymerase Chain Reaction(PCR) and the sequence was analyzed with Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification(MLPA). Results : We characterized the PAH gene of 102 independent Korean patients with PKU. PAH nucleotide sequence analysis revealed 44 different mutations, including 10 novel mutations comprising 9 missense mutations(N207D, K95del, A447P, G344D, P69S, S391I, A202T, G103S, and I306L) and 1 novel splice-site variant mutation(IVS10-3C>G). R243Q was the most prevalent mutation in this study. A259T has not previously been reported in Asian populations, but we found that this mutation had a frequency of 10.1% in our study. Furthermore, the genotypes of $BH_4$ responsive patients were analyzed and were divided into two groups: $BH_4$ medication-only group and $BH_4$ medication with diet therapy group. In the $BH_4$ medication-only group and $BH_4$ medication with diet therapy group, R241C was the most common mutation. Conclusion : Novel mutations in the PAH gene of PKU patients are still being discovered. Additional information as to the frequency of mutations in the tetrahydrobiopterine responsive gene is also accumulating. We anticipate that knowledge of these PKU gene mutations will assist the diagnosis, genetic counseling, and therapeutic treatment of PKU patients in future.

목 적 : 페닐케톤뇨증은 상염색체 열성으로 유전되는 아미노산 대사질환으로 PAH와 조효소인 $BH_4$의 활성이 저하되어 발생한다. 본 연구에서는 PAH 유전자 돌연변이와 임상양상과의 연관성을 조사하였고 PAH DNA 변이의 국가간의 차이를 분석하였다. 방 법 : 페닐케톤뇨증 환자와 환자 가족의 동의하에 DNA를 말초혈액의 백혈구에서 분리하여 PAH 유전자를 PCR을 통해 증폭하여 유전자 서열을 분석하였고 PAH 돌연변이가 하나의 대립유전자에서만 발견이 되거나 없는 경우는 분석된 서열을 MLPA를 시행하여 분석을 하였다. 결 과 : 유전자 검사를 시행한 102명의 대립유전자 204개 중 199개의 돌연변이가 발견되어 97%의 검출률을 보였다. 발견된 돌연변이는 총 44가지의 유전자형으로 9개는 novel missense mutation이었고 1개는 novel splice site mutation이었다. 가장 많은 대립 유전자형은 R243Q와 $IVS4^{-1}$G>A로 각각 13.1%와 11.6%를 나타내었다. 전형적 페닐케톤뇨증에서는 R243Q와 $IVS4^{-1}$G>A가 각각 14.2%를 차지하였고 $BH_4$ 반응형 페닐케톤뇨증의 경우에는 R241C가 33.3%, 양성 고페닐알라닌혈증이 R241C가 40%에서 나타났다. $BH_4$ 반응형 페닐케톤뇨증의 경우에는 약물 치료만으로 조절이 되는 환자에서 T278I와 V388M mutation이 발견되었고 약물 치료만으로 조절이 되지 않고 식사요법을 병행해야하는 환자들에서만 K95del과 A447P의 돌연변이가 나타났다. 그리고 2004년 이전에는 동양인에게서 A259T 대립유전자 돌연변이가 발견되지 않은 것으로 보고되었으나 본 연구에서는 10.1%에서 발견되었다. 결 론 : 페닐케톤뇨증과 관련된 새로운 유전자 변이들이 발견되고 있으며 $BH_4$에 반응하는 유전자 변이들의 유전자형들이 확인되면서 PAH 유전자 분석은 페닐케톤뇨증 환자에서 진단, 유전상담, 식사 요법과 치료 계획 수립에 기여할 것이다.