한국인 B
3
아형의 ABO 유전자 전체 엑손 및 주변부 인트론 분석이상구, 조 덕, 전미정
1, 송정원, 신명근, 신종희, 서순팔, 양동욱
전남대학교 의과대학 진단검사의학교실, 대한적십자사 광주·전남적십자혈액원1
= Abstract =
Analysis of Complete Exons and Flanking Introns of ABO Gene in Korean B
3Blood Donors
Sang Ghoo Lee, Duck Cho, Mee Jeong Jeon
1, Jeong Won Song, Myung Geun Shin, Jong Hee Shin, Soon Pal Suh, Dong Wook Ryang
Department of Laboratory Medicine, Chonnam National University Medical School, Gwangju;
Gwangju-Chonnam Red Cross Blood Center1, Gwangju, Korea
Background: There have been several studies aimed at determining the presence of the B
3specific alleles in Korean B
3blood donors. However, in these samples, only consensus exons 6 and 7 have been detected.
Therefore, this study analyzed the complete exons (1∼7) and flanking intronic region of the ABO gene sequence in B
3donors.
Methods: A total of 12 B
3blood donors collected at the Gwangju-Chonnam Red Cross Blood Center were identified using standard tube techniques. The genomic DNA was isolated from the peripheral blood and of exons 1∼7 including flanking intronic regions were sequenced and an allele specific polymerase chain reaction (AS-PCR) was performed.
Results: Complete exon and flanking intronic analysis of the ABO alleles revealed the consensus B101 allele along with either the O01 or O02 allele in 11 out of the 12 donors. The remaining 1 donor had the Bw03/O01 genotype.
Conclusion: No B
3specific novel alleles were found in most Korean B3 donors, and the genetic basis of B3 blood group could not be explained. (
Korean J Blood Transfusion17(2) : 97∼105, 2006)
Key words:
B
3, ABO, Genotyping
접수일:2006년 8월 8일, 승인일:2006년 10월 23일
책임저자:조 덕 519-809 전라남도 화순군 화순읍 일심리 160 화순전남대학교병원 진단검사의학과
서 론
1900년에 ABO 혈액형이 Landsteiner
1)에 의해 처음 발견된 이후 ABO 혈액형에 관한 연구는 주 로 생화학적 연구가 주를 이루었다. 그런데, 1990 년 Yamamoto 등
2)에 의해 9번 염색체 q34.1에 위 치한 ABO 혈액형의 유전자 구조가 밝혀지게 되 었다. ABO 유전자의 7개 엑손 중 6과 7이 전체 엑손 염기의 77.5%를 차지하는데, A형과 B형 대 립유전자의 cDNA를 비교해 보면 297번, 526번, 657번, 703번, 796번, 803번 그리고 930번의 7개의 염기를 제외하고는 염기서열이 모두 같다. 이들 7개의 염기 변화 중 아미노산의 변화를 유발하는 것은 C526G (Arg/Gly), G703A (Gly/Ser), C796A (Leu/Met), G803C (Gly/Ala)의 네 개이다.
3)이후 ABO 혈액형의 분자유전학적인 검사가 다양한 분야에서 실시되었다.
ABO 혈액형을 결정하는 대립유전자의 규명은 다양한 인종에서 이루어졌는데, 정상 혈액형 군 에서 흔한 A, B, O 대립유전자뿐 아니라 A 혹은 B 아형에서 관찰되는 각종 아형에 특이한 여러 대립유전자가 계속 규명되고 있다.
4)최근 보고된 대립유전자의 일부는 엑손 6과 7의 분석만으로는 그 표현형의 변화를 해석할 수 없었는데, 엑손 1∼5 및 인트론의 분석을 통하여 ABO 아형에 특이한 대립유전자를 규명한 것들이다.
4,5)한국인 을 대상으로 한 ABO 유전자 분석은, Kang 등
6)이 정상 표현형을 가진 253명을 대상으로 PCR- RFLP (polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism)법으로 ABO 혈액형의 대표 적인 대립유전자인 A (Pro), A (Leu), B, O (T) 및
O (A)가 각각 순서적으로 0.022, 0.209, 0.209,0.360 및 0.200의 빈도임을 보고하였고, Cho 등
7-9)및 서 등
10-12)에 의해 엑손 6과 7의 직접염기서열 분석을 통해 cis-AB, A 아형, B 아형의 특이 대립
유전자가 보고되었다.
그런데, 이들 ABO 아형들의 일부는 엑손 6과 7의 염기서열이 한국인의 정상적인 A나 B형에서 발견되는 A102, B101과 동일하여 ABO 혈액형의 표현형이 약해진 원인을 규명하지 못했다. 서 등
12)은 표현형이 B 아형이었던 19 검체를 엑손 6과 7의 염기서열분석을 실시하였는데, B
31예, A
1B
34예를 제외하고 나머지는 모두 정상적인 B형에 서 발견되는 B101이었다. 이는 엑손 6과 7의 염기 서열분석 만으로는 표현형이 약해진 원인을 모두 설명할 수 없음을 의미하였다. 이에 저자들은 B 아형 중 가장 흔한 B
3형을 대상으로 ABO 유전자 의 엑손 1에서 7까지 전체 엑손과 그 주변부 인트 론 분석을 통해 B
3형의 분자유전학적 성격을 좀 더 확실히 규명하고자 본 연구를 계획하였다.
대상 및 방법
1. 대상 검체
2004년 1월부터 7월 사이에 대한적십자사 광 주·전남 혈액원의 헌혈자 중 혈청학적 검사법에 의해 표현형이 B
3형 12검체를 대상으로 하였으 며, A
1B
3형 검체는 포함시키지 않았다.
2. 혈청학적 검사
통상의 혈청학적 검사는 자동화 장비(PK 7200;
Olympus, Tokyo, Japan)를 사용하였고, ABO 아형 의 확인은 시험관법으로 시행하였으며, 아형의 분류는 미국수혈학회(AABB)의 기준에 따랐다.
13)B
3형은 항-B 시약에 육안상 혼합시야응집반응(mi- xed-field agglutination)을 보이고, 혈청에 항-B를 갖지 않는 경우로 정의하였다.
혈구형 검사는 세척한 적혈구를 항-A 및 항-B
(Bioscot, Livingston, UK), 항-A
1lectin (남부적십
자혈액원, 서울, 한국), 항-AB (Biotest, Dreieich, Germany), 그리고 항-H (Biotest, Dreieich, Germ- any)와 반응시키고 육안으로 관찰하여 +/-, 1+, 2+, 3+ 및 4+ 등으로 응집의 강도를 기록하였 고, 만약 육안으로 응집이 관찰되지 않으면 현미 경으로 반응액을 확인하여 혼합시야 응집 유무를 확인하였다. 혈청형 검사는 A
1, B, O 형 및 자가 혈구를 5% 부유액으로 자가제조하여 혈청과 반응 시킨 후 혈구형과 동일한 기준으로 판정하였다.
3. ABO 유전자 분석 1) DNA 추출(extraction)
EDTA가 첨가된 CBC 용기에 채혈한 전혈 2 mL
에서 Wizard Genomic DNA purification kit (Pro- mega, Madison, USA)로 DNA를 분리하였다.
2) AS (allele specific)-PCR
ABO 엑손 7에서 547 G>A가 발견된 경우를 본 연구대상에서 제외하기 위해 Cho 등
9)과 동일 하게 547 G>A변이를 발견하기 위해 ABO-547-F 및 GA13-547-R을 시발체로 사용하여 중합효소연 쇄반응(PCR)을 시행하였다.
PCR을 위하여 50μL 반응액에 genomic DNA를 300 ng를 넣고, Taq polymerase (DyNAzyme II) 2 unit, dNTP (10 mM) 1μL, 그리고 시발체는 각각 0.25μM을 넣었으며, 94
oC에서 5분간 처리한 후
Table 1.
Primers used in this studyUse Name Sequence of primer (5’-3’) Primer combination Reference Exon 1 ABO217F ggcgccgtcccttcctag Pairs with ABO274R 17
ABO274R cctgcggtagcggctccct For sequencing 17
Exon 2 ABOoo3F gatctggactgggtttggag Pairs with ABO007R 17
ABO007R atgcagcagaagtgatgctg 17
ABO2F accatcttggcagatgaagg For sequencing ABO2R tgatacttggggagctcagg For sequencing
Exon 3 ABO129F gagctttgctgagaacttgc Pairs with ABO012R 17
ABO012R ggtcaaaactgaagctccag 17
ABO3F accaacaggcagtcttcgtt For sequencing ABO3R gagggggagttcccagagt For sequencing
Exon 4 ABO137F gcacttgtgccctaaatcct Pairs with ABO017R 17
ABO017R tgggcctcttgaattcagatg 17
ABO3F tgccctaaatcctgctccta For sequencing ABO3R gccacaggaggaaagaggac For sequencing
Exon 5 ABOo26F gctgaatcagagactctgag Pairs with ABO024R 17
ABO024R acaatgggagccagccaag 17
ABO5F acccctgcttacctgcatc For sequencing ABO5R gcagccccaactgagattta For sequencing
Exon 6 and 7 ABOe6F gctgagtggagtttccaggt Pairs with ABOe7R 8
ABOe7R aacaggacggacaaaggaaa - 8
ABOe6R ccaccccactctgtcttgaa For sequencing 8
ABOe7F tctgctgctctaagccttcc For sequencing 8
ABOe7SF1 tcctcagcgaggtggattac For sequencing 8
ABOe7SF2 acgaagagagccacctgaa For sequencing 8
hot start로 Taq polymerase (DyNAzyme II) 2 unit를 가한 후, 94
oC 30초, 64
oC 30초, 72
oC 1분씩 30회 증폭하고, 마지막에 72
oC에서 10분간 유지한 후 정지시켰다. PCR산물은 0.5μg/mL의 ethidium bro- mide를 함유한 1.8% agarose gel에서 100 V로 40 분간 전기영동한 후 결과를 확인하였다.
3) 직접 염기서열분석(DNA Sequencing)(Table 1) (1) 엑손 6 및 7의 분석을 위한 High Fidelity PCR 김 등
14)이 사용한 방법과 동일하게 시행하였 다. 추출된 DNA로 ABOe6F와 ABOe7R 시발체 쌍에 의해 엑손 6 및 7을 포함하는 1회의 PCR을 시행하여 2,080 bp의 증폭산물을 얻었으며, 염기 서열분석을 위해서는 ABOe6R, ABOe7F, ABO- e7SF1 및 ABOe7SF2 시발체가 사용하였다. ABI PRISM 310 Genetic Analyser (Perkin Elmer/Applied Biosystems, Foster City, USA)로 염기서열을 자동 분석하였다.
(2) 261 del G 이전의 엑손 6 분석 및 주변부 인트론 5 분석
김 등
14)의 방법으로는 261 G del 이전부위 및 그 주변부 인트론 5의 분석이 용이하지 않아 이 부위에 Fukumori 등
15)이 사용한 시발체쌍(GA16F, GA17R)으로 PCR 후, 염기서열분석에는 GA16F 시발체가 사용되었다.
(3) 엑손 1부터 5와 각 엑손의 주변부 인트론 분석
기 등
16)과 Seltsam 등
17)의 방법을 기초로 검사 실에 합당한 조건을 선택하여 엑손 1부터 엑손 5, 그리고 각각의 주변부 인트론에 대한 분석을 하 였다. PCR조건은 50μL 반응액에 genomic DNA 300 ng을 넣고, Dynazyme II DNA polymerase (FINNZYMES) 2 unit, dNTP (each) 0.2μM, 1X PCR buffer (10mM Tris-HCl [pH 8.8], 1.5 mM MgCl
2, 50 mM KCl, 0.1% Triton X-100), 그리고
시발체는 각각 0.25μM을 넣었다. PCR은 94
oC에 서 5분간 처리(denaturation)후 MJ Research PTC- 100 thermocycler (MJ Research., Watertown, USA) 를 이용하여 hot-start PCR을 시행하였다. 증폭조 건은 94
oC에서 5분간 처리(denaturation)후, 94
oC 30초, 59
oC 30초, 72
oC 30초씩 32회 증폭하고, 마 지막에 72
oC에서 10분간 유지한 후 정지시켰다.
PCR산물은 Qiaquick gel purification kit (Qiagen, Hilden, Germany)를 사용하여 설명서대로 정제하 여 직접염기서열분석에 사용하였다. 직접염기서 열분석과정은 형광 dNTP가 들어있는 Big dye Terminator cycle sequencing kit (Perkin Elmer/App- lied Biosystems, Foster City, USA)를 사용하여 설 명서대로 PCR 증폭한 후 ABI 377 sequencer (Ap- plied Biosystems, Foster City, USA)로 염기서열을 자동 분석하였다.
4. ABO 유전자의 염기서열 분석 및 명명법 ABO 유전자의 염기서열 분석은 SEQUEN- CHER (Gene Codes Corp, Ann Arbor, USA) 소프 트웨어를 사용하여 시행하였다. ABO 유전형의 결정은 ABO 유전자은행
5)에 보고된 다형성을 근 거로 비교하는 방법으로 시행하였다. Table 2는 한국인에서 가장 흔한 대립유전자의 염기서열을 보여주고 있으며, 각 대립유전자 간의 감별에 필 요한 염기서열 위치를 표시하였다.
5. 명명법
ABO 대립유전자의 명명은 Yamamoto에 의한 명명법을 따랐다.
5)결 과
B
3형 헌혈자의 12 검체를 대상으로 실시한 유
전자 분석 결과는 Table 2에 A102, B101, O01,
O02의 한국인에서 흔한 대립유전자 그리고 B3
특 이 대립유전자와 함께 표시하였다(Table 2).
1. B101 과 동일한 대립유전자를 가진 11예 B
3표현형을 갖는 12예 중 11예에서 A297G, C657T, G703A, C796A, G803C, G930A 염기치환이 각각 관찰되어 전형적인 B101 대립유전자 (8예는
B101/O01, 3예는 B101/002)를 갖고 있었고, 엑손주위 인트론에는 특이변화가 관찰되지 않았다.
2. Bw03 대립유전자를 가진 1예
1예에서는 B101과 유사한 염기서열을 가지고 있었으나 B101염기서열에 C721T염기치환이 추 가 관찰되어 ABO 유전자은행에 Bw03으로 명명 된 대립유전자를 가지고 있었다. 엑손주위 인트 론에는 특이변화가 관찰되지 않았다(Fig. 1).
고 찰
ABO 혈액형은 인종 간 많은 차이를 보여 유럽 이나 미국백인에 비해 한국과 일본인에서는 상대 적으로 B형과 B아형이 많이 분포한다.
5)B
3형은 B아형 중 가장 흔한 유형인데,
18)본 연구의 대상 검체는 일정기간 순차적으로 하지 않고 산발적으 Table 2.
Comparison of the nucelotide of common A, B, O and B3 alleles at the human ABO locus and the results ofsome alleles with B3 phenotype in this study
Ex1 Ex2 Ex3 Int3 Ex4 Int4 Ex5 Int5 Ex6 Ex7
Reference IVS3- IVS4- IVS5- IVS5-
nt 2 53 106 188 189 220 247 261 297 425 526 547 641 646 657 681703 721 771 796 803 829 930 1054
5 9 28 25
A102 T G G G G C T C G A G G A T C G T T C G G C C C G G G C 4
B101 - - - - G - - - T - A - - A C - A - 4
O01 - - - Del - - - 4
O02 - - T - A T - T A - - Del G - - - - A - A - - T - - A - - 4
⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ B301 - - - - T 21 B302 - - - - A - - - 22
B303 - - - A - - - 23
B304 - - - - T - - - 23
B305 - - - - C - A - - - 4
B306 - - - - A - - - 9
B101*- - - G - - - T - A - - A C - A - This study
Bw03 - - - - G - - - T - A T - A C - A - 24,
this study
*B3phenotype with consensus B101 allele by exon 1∼7 and flanking intronic analysis. Ex: exon, Int: Intron, nt: nucleotide, Del: deletion
Fig. 1. Example of chromatogram presenting the
representative base substitution (721 C>T) found in
a B
3donor.
로 수집하였기 때문에 B
3형의 역학적 빈도를 추 정할 수는 없었다.
이 등
18)은 한국인 헌혈자를 330,891명을 대상 으로 아형을 순차적으로 분석하여 1만명의 B형 중 약 2.5명이 B
3형이라고 하였는데, 이는 Garre- tta 등
19)이 프랑스인 B형 1만명 중 1명이라고 한 것에 비해 높고, Lin-Chu 등
20)중국인 B형 900명 중 1명이라는 것보다는 낮은 빈도이다.
A아형이 많은 서양인에 비해 중국인, 일본인 및 한국인과 같은 동양인에서 B아형에 대한 연구 는 주로 이루어졌다. 최근까지 ABO 유전자은행 에 B
3형에 대한 특이대립유전자로 등록된 것은 6 개이다. 일본인에서는 Yamamoto 등
21)과 Ogasa- wara 등
22)이 엑손 6과 7 분석을 통해 1954 C>T가 원인인 B301 대립유전자 및 646 T>A가 원인인
B302 대립유전자를 규명하였다. 중국인에서는Yu 등
23)이 엑손 6과 7 분석뿐 아니라 엑손 주변부 인트론 분석과 RT-PCR을 통한 mRNA 분석을 통 해 14 검체의 B
3아형 중 13검체가 IVS3+5G>A 변이(mutation)로 기인된 엑손 3의 ABO mRNA skipping에 의해서 B
3와 같은 약해진 표현형을 보 인다고 하면서 이를 B303 대립유전자라고 명명 하였고, 14 검체 중 한 검체는 엑손 6의 247 G>A 변이가 있다고 하여 B304 대립유전자로 명명하 였다.
본 연구에서는 B303 대립유전자 검출과정과 같이 엑손 6과 7 이외의 다른 엑손과 주변부 인트 론의 변이를 확인하기 위해 7개의 엑손과 주변부 20 bp 이상의 인트론을 분석하였으나 특이한 변 이를 확인할 수 없었다.
최근 중국인 B
3형에서 엑손 6과 7의 분석에서 425 T>C가 규명되어 B305 대립유전자라 명명되 었고,
4)한국인에서는 Cho 등
9)이 6명의 B
3와 6명 의 A
1B
3에서 엑손 6과 7의 분석을 통하여 547 G>
A를 보이는 새로운 대립유전자인 B306을 검출한
바 있다. 한편, 지금까지 등록된 B
3형의 대립유전 자 6개 이외에 서 등
12)은 한국인 B
3형 1 예에서 255 C>T를 새로운 B
3특이 대립유전자라 하였는 데, 본 변이는 아미노산 변화가 없어(Leu85leu) B
3형 을 유발하였는지 여부는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 엑손 7의 547 G>A가 원인인 경우를 제외하고 연구를 실시하였는데, 이를 위 해 B306 대립유전자가 발견된 A
1B
3형 검체는 배 제하고, 보고된 바 없는 B
3형 검체만을 그 대상으 로 하였다. Cho 등
9)은 B306 대립유전자는 동반되 는 대립유전자에 따라 그 표현형이 달라져 A 대 립유전자와 동반시에는 B
3표현형을 갖지만, O 대립유전자와 동반시에는 정상적인 B형으로 표 현형이 바뀌는 대립유전자 경쟁(allelic competi- tion) 현상이 있어 A
1B
3형에서는 관찰되지만 B
3형 에서는 한 예도 관찰되지 않았다고 하였다. 이러 한 B306 대립유전자의 특성은 서 등
12)에 의해서 다시 확인되었다.
ABO 유전자의 엑손 6과 7 분석으로는 규명되
지 않았던 한국인 B
3형에 대해 실시한 전체 엑손
(1∼7) 및 각 주변부 인트론 분석을 시행하여 12
예 중 11예에서는 전형적인 B형의 대립유전자와
동일한 B101이 관찰되어 B
3표현형을 설명할 수
있는 새로운 대립유전자를 발견할 수 없었다. 그
런데, 1예에서는 B101 염기서열에 C721T (R241W)
염기치환이 있고 ABO 유전자 은행에 Bw03으로
명명된 대립유전자와 동일한 대립유전자가 관찰
되었다. 이는 Olsson 등
24)이 스웨덴인에서 규명한
것과 동일한 염기서열이지만 표현형의 차이가 존
재하였다. B형 적혈구가 약하게 발현된 것은 본
예와 동일하였으나 스웨덴 인에서 발견된 증례는
혈청에 항-B를 가지고 있었고, 본 증례에서는 항-
B가 없는 전형적인 B
3형으로 상이하였다. 본 예
는 그 동안 ABO 아형 대립유전자-표현형 관계
연구에서 나타난 현상과 같이 동일한 유전적 변 이가 있지만 혈청학적 특성이 다소 다를 수 있는 또 하나의 예이다.
Seltsam 등
5)은 최근 A
weak를 보인 한 가계의 ABO 유전자 분석에서 엑손 6과 7뿐 아니라 다른 모든 염기서열이 A101과 동일하였지만, 엑손 1의 starting codon의 변이(ATG>ACG)를 발견하고, ABO 유전자의 발현검사로 이를 증명하였다. 국 내에서도 이와 유사하게 최근 이 등
25)은 B
3형보 다 약한 항원성을 갖는 한국인 B
weak검체 2예에 서 엑손 1의 starting codon의 변이(ATG>TTG)를 보고하였다. 이는 한국인의 B아형도 그 원인이 되는 유전적 변이가 엑손 6과 7 이외에도 존재할 수 있다는 것을 보여주는 예이다. 그러나 본 연구 에서는 엑손 6과 7 이외에서도 유전적 변이가 발 견되지는 않았다.
본 연구에서는 한국인 B
3형 12예를 대상으로 ABO 유전자의 전체 엑손 7개와 그 주변부 인트 론 분석을 통해 B
3형에 특이한 대립유전자를 규 명하려고 했다. 그 결과 1예에서 엑손 7에서 다른 민족에서 보고된 그 변이가 확인되었고, 남은 11 예는 정상 B101 유전자와 동일하여 새로운 B
3특 이 대립유전자를 발견할 수 없었다. 따라서, 향후 ABO 유전자 발현에 주요 역할을 하는 ABO 유전 자 promoto의 DNA methylation
26)분석, 주변 부 인 트론뿐 아니라 전체 인트론의 분석
17)그리고 RT- PCR에 의한 ABO mRNA 분석
23)을 추가로 실시 하면 한국인 B
3아형을 유발하는 유전적 원인을 명확히 규명할 수 있을 것이다.
요 약
배경 :
지금까지 한국인 B
3형의 분자유전학적 분석은 주로 엑손 6과 7에 국한되어 연구되어왔 다. 이에 저자는 한국인에서 B
3형을 대상으로
ABO 유전자 전체 엑손 (1∼7) 분석을 통해 한국 인 B
3형의 특이대립유전자를 추가로 규명하고자 본 연구를 시행하였다.
방법 :
B
3형 12검체를 대상으로 allele-specific (AS)-PCR, ABO 유전자 전체 엑손(1∼7) 및 인접 인트론의 직접염기서열분석을 실시하였다.
결과 :
12예 중 8예에서 B101/O01 유전형, 3예는
B101/O02 유전형 그리고 1예에서 Bw03/O01 유전형이었다.
결론 :
대부분의 B
3형에서 B
3형 특이대립유전 자가 검출되지 않아 그 유전적 원인을 명확히 규 명할 수 없었다.
감 사
본 연구를 위해 도움을 주신 대한적십자사 광 주·전남 적십자혈액원 김갑숙 선생님, 전남대병 원 황유미 선생님께 감사드립니다.
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