AGL gene mutation and clinical features in Korean patients with glycogen storage disease type III

목 적 : 제3형 당원병은 상염색체 열성으로 유전되는 드문 글리코겐 대사 질환이다. 글리코겐 debranching 효소는 두 가지 효소의 기능을 가지는데, amylo-1,6-glucosidase와 4-alpha-glucanotransferase가 그것이며, 제3형 당원병에서는 글리코겐 debranching 효소의 결핍으로 글리코겐의 불완전한 분해가 초래되며, 다양한 임상 및 생화학적 양상을 보이는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 3명의 한국인 환자의 임상 및 생화학적 양상을 분석하고, AGL 유전자의 돌연변이 형태를 밝히고자 하였다. 방 법 : 서로 혈연 관계가 없는 3명의 한국인 제3형 당원병 환자를 대상으로, 생화학적, 조직학적, 방사선학적 특징을 포함한 임상 양상을 의무 기록을 통하여 조사하였다. 환자의 말초혈액에서 백혈구를 분리하여 추출한 genomic DNA를 사용하여 직접적 염기 서열 분석법으로 AGL 유전자의 35개 exon 및 exon과 intron의 경계 부분을 조사하여 돌연변이를 조사하였다. 결 과 : 간비대, 경련, 저신장, 고지혈증, 간효소 수치의 증가, creatine kinase 수치의 증가, 경도의 심근증 등 다양한 임상 양상이 관찰되었고, 한 명의 환자는 진행성 간섬유화로 인하여 간이식 수술을 시행 받았다. 생옥수수 전분가루의 복용은 모든 환자에서 정상 혈당을 유지시키고, 생화학적 검사 소견을 개선시키며 정상적인 성장 속도를 보이게 하였다. AGL 유전자 분석 결과 6개의 대립유전자 중 5개에서 돌연변이를 확인할 수 있었으며, 이중에 p.R428K를 제외한 4개의 돌연변이는 이제까지 보고된 적이 없는 새로운 돌연변이(c.1306delA, c.1510-1511insT, c.3416 T>C, c.1735+1 G>T)였다. 결 론 : 제3형 당원병은 임상 증상 및 중등도가 다양한 질환으로, 제1형 당원병의 증상과 유사하여 초기에 감별이 쉽지 않으며, 한국인 환자에서의 AGL 유전자의 돌연변이 양상도 매우 이질적이다.

Purpose : Glycogen storage disease type III (GSD-III) is a rare autosomal recessive disorder of glycogen metabolism. The affected enzyme, amylo-1,6-glucosidase, 4-alpha-glucanotransferase (AGL, glycogen debranching enzyme), is responsible for the debranching of the glycogen molecule during catabolism. The disease shows clinical and biochemical heterogeneity, reflecting genotype-phenotype heterogeneity among different patients. In this study, we aim at analyzing mutations of the AGL gene in three unrelated Korean GSD-III patients, and characterizing their clinical and laboratory findings. Methods : We characterized the clinical features of three unrelated Korean GSD-III patients by biochemical, histological and imaging studies. The 35 exons and part of exon-intron boundaries of AGL were analyzed by direct sequencing using genomic DNA extracted from the peripheral leukocytes of patients. Results : Diverse clinical features were observed in these patients including hepatomegaly (all patients), seizures (patient 2), grow th failure (patients 1 and 2), hyperlipidemia (patients 1 and 3), raised transaminase and creatine kinase concentrations (all patients), and mild cardiomyopathy (patient 2). Liver transplantation w as performed in patient 2 due to progressive hepatic fibrosis. A dministration of uncooked corn starch maintained normoglycemia and improved biochemical and growth profiles. DNA sequence analysis revealed mutations in 5 out of 6 alleles. Patient 1 was a compound heterozygote of c.1282 G>A (p.R428K) and c.1306delA (p.S603PfsX6), patient 2 had c.1510_1511insT (p.Y 504L fsX 10), and patient 3 had c.3416 T >C (p.L 1139P) and c.1735+1 G>T (p.Y 538_R578delfsX 4) mutations. A part from the p.R428K mutation, the 4 other substitutions identified w ere nov el. Conclusion : GSD-III patients display variable phenotypic characteristics resembling those of GSD-Ia. Molecular defects in the AGL gene of Korean GSD-III patients are genetically heterogeneous.