높은 DD 유전형 활성도는 무산소 근력 발달을 지연하는 효과가 있고, II 유전형은 근력 향상에 효과적으로 작용할 수 있는데, 이때 ACE ID 다형성의 최극단의 근력 측면에서 II 유전형 및 I 대립형질은 증가, DD 유전형 및 D 대립 형질은 감소했다. 즉 ACE ID 다형성은 근력 발달과 관련한 유전형이고, 이는 레닌-앤지오텐신계(RAS)의 최종물질인 앤지오텐신의 작용에 따라 결정된다. ACTN3 R577X 다형성에서 RR 유전형 및 R 대립형질은 증가, XX 유전형 및 X 대립형질은 감소했고, 근력운동 선수들은 높은 R 대립형질과 RR 유전형 분포를 가지고 있었다. 따라서 ACTN3는 근력 운동종목에서 중요한 유전자이고 이는 ACTN3 유전자에 의해 발생하는 단백질인 a-actinin-3의 근간을 통해 설명될 수 있다. 근력은 다차원적인 요인과 다중유전자에 의해 결정되는데, 근력 경기력은 우성조합유전형으로 조합되었을수록 높게 나타났고, 이는 ACE와 ACTN3가 상호 협력적으로 근력에 작용함을 의미한다. 이 연구에서 단일유전자, 다중유전자 수준에서 각각 근력의 경기력을 분석했을 때, 근력 종목의 국가대표에서만 유전자 분포의 차이가 유의미하게 나타났고, 이는 ACE와 ACTN3 유전자가 최극단치의 잠재적인 근력 수준에서만 결정에 영향을 줌을 의미한다.
<h1>고찰</h1><p>이 연구는 한국인에게 적용할 수 있는 근력관련 유전적 정보를 ACE 유전자와 ACTN3 유전자를 단일유전자적 수준과 다중유전자적 수준에서 접근하여 이해하고자 목적하였다. 이를 위해 근력을 대표할 수 있는 종목의 집단을 경기력 수준에 따라 구분하여 ACE 다형성 분포와 ACTN3 다형성분포를 단일 및 다중유전자 수준에서 비교하였다. 단일유전자 수준에서 ACE 다형성과 ACTN3 다형성은 각각 최극단의 경기력 수준에서 유전자 분포의 차이가 나타났다. 이 결과로 ACE 다형성과 ACTN3 다형성이 각각 한국인에서 근력과 관련된 유전자인 것이 확인되었다. 이를 바탕으로 ACE 다형성과 ACTN3 다형성을 조합한 유전형의 분포를 다중유전자 차원에서 근력에 따른 경기력 수준과 비교하고, TGS를 이용하여 경기력별로 비교하고, 마지막으로 승산비로 분석한 결과, 두 유전자가 상호조합된 다중유전자형에서 경기력에 따른 유전분포가 나타났다. 이는 ACE 다형성과 ACTN3 다형성이 상호작용하여 협력적인 관계에서 근력의 유전자적 수준을 결정할 것으로 제안된다. 한편, ACE 다형성과 ACTN3 다형성이 단일 유전자 수준과 다중유전자 수준에서 모두 최극단의 경기력에서만 유의한 유전자분포의 차이를 나타내어, 일반인 수준에서는 ACE 다형성과 ACTN3 다형성에 의한 근력의 영향력이 발견되기 어려울 것으로 제안되며, 극단의 근력 수준으로 표현되는 경우에 ACE와 ACTN3 다형성이 영향을 미칠 것으로 사료된다.</p><p>이 연구에서 ACE ID 다형성은 최극단의 근력 경기력에서 II 유전형 및 I 대립형질이 증가하고 DD 유전형 및 D 대립형질이 감소하였다. 이는 ACE ID 다형성이 근력발달에 유의한 유전형으로 제안될 수 있다. ACE ID 다형성이 근력관련 유전자로 가능성이 있는 것은 레닌-앤지오텐신계(RAS)의 최종물질인 앤지오텐신의 작용에 조절에 근거할 수 있다. 안지오텐신전환효소(ACE)의 기능은 비활성형인 앤지오텐신 I을 활성형인 앤지오텐신폴전환시키며, 안지오텐신전환효소(ACE) 활성수준에 따라 비례적으로 앤지오텐신 I에서 앤지오텐신II로 전환된다. 이때 높은 ACE 활성도에 의해 증가된 앤지오텐신II는 혈관계의 혈관을 수축시켜 체순환계와 말초순환계혈압을 높이고 심장의 심실후부하(afterload)를 증가시켜 심박출을 위한 좌심실의 일량을 증가시키며, 이로 인해 좌실의 심근수축이 더욱 강하게 수축하도록 부담을 주게 된다. 또한 수축된 말초혈관계는 혈류의 공급을 줄이는 결과는 가져오는데, 감소된 혈류의 공급은 산소와 영양소공급 및 노폐물제거 속도가 감소하게 된다. 이러한 기전은 근력 운동 후 회복기에 운동한 근육으로 충분한 혈류가 공급되지 못해 운동에 의해 생성된 피로물질 및 노폐물의 제거와 함께 산소와 영양소 공급이 지연되어 근육의 회복과 성장 및 발달에 어려움을 초래할 수 있다. 또한 증가된 앤지오텐신II는 심장의 심근세포와 혈관의 평활근세포에서 성장인자로 작용하여 혈관벽 두께를 증가시키고 구심성 심실비대를 촉진시켜 혈액순환이 감소된다. 반면, 심근세포와 평활근세포의 작용과 다르게 앤지오텐신II 증가는 골격근의 근세포에서 단백질 분해기전을 활성화시켜, 근육의 근위축 특히 속근을 감소시키며, 근력과 근수축력을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 즉, ACE의 높은 활성도에 의해 증가된 앤지오텐신II 심근세포와 평활근세포에서는 성장인자로, 근육세포에서는 분해인자로 작용하는 조직특이적인 작용을 하며, 이로 인해 구심성 좌심실 비대와 혈관 강축을 일으키는 반면, 근위축을 유발하고 근기능을 감소시킨다. 높은 활성도를 가진 DD 유전형은 심근과 혈관의 비대, 근육의 위축을 가속화하여 무산소 근파워 발달을 지연할 수 있으며, 반면 II 유전형은 근비대 및 속근의 성장과 발달에 효과적으로 작용하여 성장과 발달에 효과적으로 작용하여 최대 근력을 향상시킬수 있을 것이다.</p><p>한편 ACTN3 R577X 다형성에서 한국인의 근력에 대한 경기력 수준이 최극단일 때, RR 유전형 및 R 대립형질의 분포는 크게 증가하지만, XX 유전형 및 X 대립형질은 감소하였다. 위의 결과는 Yang 등과 Papadimitriou 등이 보고한 연구결과와 일치하는 것으로 근력운동 종목의 대표급선수는 높은 R 대립형질과 RR 유전형 분포를 보고했고, 이 결과로 ACTN3는 최대 근수축력에 영향을 미치며 근력 운동종목에 주요한 유전자로 판단된다. ACTN3가 최대 근력관련 유전자인 것은 ACTN3 유전자가 발현하는 단백질인 a-actinin-3의 해부학적·생리학적·생화학적 기전에서 설명된다. a-actinin-3는 강한 근수축에 동원되는 속근에서만 조직특이적으로 발현하여, 근수축의 근원적 단위인 근절(sarcomere)을 형성하는 Z-line을 형성한다. 속근내 Z-line의 a-actinin-3는 수축 근세사(myofilament)인 액틴과 교차결합(crossover binding)을 하여 공간적으로 안정성을 확보하고, 액틴을 단단히 지지한다. 이와 함께 마이오신 다발의 중심에 위치한 티틴(titin)과도 교차결합을 하고 있어 마이오신의 구조적 공간을 안정시키고 근수축을 지지한다. 더욱이 a-actinin-3는 당대사효소인 fructose-1,6-bis-phosphatase, glycogen phosphorylase amorphin와 근섬유 분화 인자인 calsarcins와 결합하여 속근 섬유 분화과정과 에너지 대사를 조절하는 기전을 가지고 있다. a-Actinin-3는 속근에서만 발현(fast fiber muscle-specific expression)하여 속근의 강한 근수축에 대한 안정적 구조형성과 지지기능을 역할하며 에너지대사 및 조직의 분화과정을 조절한다. 구조, 대사, 및 발생에 대한 조절기능을 통해 ACTN3는 속근이 보다 특성화된 기능을 갖도데 기여하고 있다. 즉, 속근의 가장 중요한 특성인 강한 수축력에 대한 최대 근력을 조절한다. 이같은 기전으로 속근에서 a-actinin-3가 발현되는 RR 유전형은 근력의 발달과 최대수준의 경기력에 긍정적으로 관여할 것이며, 속근에서는 a-actinin-2가 보상적으로 발현되는 것이다.</p><p>이 연구에서 ACE ID 다형성과 ACTN3 다형성은 각각 근력 종목의 경기력에 선호되는 유전자로 확인되었다. 그러나 근력은 다차원적인 요인에 의해 결정이 되며 근력의 유전적 요인 또한 다중유전자에 의해 결정이 된다. 따라서 단일 유전적 요인에서 확인된 유전자를 조합하여 다중유전적 요인에서 근력에 대한 관계를 설명하고자 하였다. 두 유전자 (ACE & ACTN3)를 조합하여 근력 경기력 수준에 대한 관계를 분석한 결과, 최우수 근력 경기력에서 우성조합유전형 (II/ID+RR/RX)이 높은 분포를 가지고, DD 혹은 XX가 조합된 열성조합유전형 (DD+RR/RX or DD+XX or II/ID+XX)의 분포는 감소하였다. 또한 두 유전형을 점수화하여 TGS를 구하고 비교한 결과, 최우수 근력 경기력은 우성조합유전형으로 조합된 TGS를 가질수록 높은 경기력을 나타내었다. 이 결과는 근력에 ACE와 ACTN3가 서로 협력적으로 작용하여 선호되는 유전형의 조합으로 근력에 관계하는 것을 의미하였다. 다중유전자 수준에서 근력에 대한 관계를 보고한 연구는 한국인을 대상으로 찾아볼 수 없었으나, 최근 지구성 경기력과 관련한 다중유전자의 효과는 서양인을 대상으로 몇몇 연구자에 의해서 보고되었다. 이들 연구자들의 보고에서도 지구성 경기력에서 다중유전형으로 조합되었을 때 지구성 경기력의 설명력이 높았으며 지구성이 다중유전자의 조합에 의해 형성이 될 것으로 주장되었다. 선행연구와 이 연구에서 확인된 결과로 근력에 대한 유전적인 설명을 위해서 단일유전자의 수준과 함께 다중 유전자의 수준에서 해석이 필요한 것으로 나타났으며, 본 연구에서 승산비를 구한 결과 ACE와 ACTN3 유전형의 II/ID+RR/RX의 우성유전조합형이 최우수 근력의 경기력을 가진 가능성이 나머지 유전조합형에 비하여 2.4배 수준으로 높은 가능성을 가졌다. 따라서 근력종목에서 경기력의 수준을 ACE와 ACTN3 유전자를 조합하여 근력종목에서 경기력의 수준을 예측할 수 있을 것으로 사료된다.</p><p>한편, 이 연구에서 단일유전자 수준과 다중유전자 수준에서 근력의 경기력 수준에 대한 차이를 분석하였을 때, 항상 근력 종목 국가대표에서만 유의하게 유전자 분포의 차이가 나타났다. 이는 ACE와 ACTN3 유전자는 최극단치의 잠재적인 근력 수준을 견정할 것으로 사료된다. 그리고 이 사실을 근거할 때, 최극단치까지 도달하지 않는 근력은 ACE 유전자와 ACTN3 유전자에 대한 관계가 발견되기 어려울 것이다. 실제로 선행된 많은 연구에서 성장기 청소년의 근력이나 성인에서 저항성 훈련에 따른 근력이 ACE나 ACTN3 유전형에 따라 차이가 나타나지 않는 것으로 보고하였다. 이들 선행연구에서 근력의 수준과 훈련에 의해 향상된 근력의 수준이 잠재적으로 가지고 있는 최극단의 근력까지 유발하지 않기 때문에 ACE 및 ACTN3 유전형에 따른 차이가 발견되지 않을 것으로 사료된다. 향후 ACE와 ACTN3가 근력에 미치는 유전적 영향력을 밝히기 위해서는 최극단의 근력수준이 표현되는 집단이 타당할 것으로 사료된다.</p>