전위 더러브렛은 지난 300여년간 강력한 선발육종에 의해 만들어진 품종으로, 2007년 유전체 해독(Horse Genome Sequncing)이 완료되고, 2009년 유전자지도(Gene Map)가 공개되며 더러브렛의 경주능력을 예측할 수 있는 마커들을 찾고자하는 연구들이 이루어진 결과 MSTN ...
전위 더러브렛은 지난 300여년간 강력한 선발육종에 의해 만들어진 품종으로, 2007년 유전체 해독(Horse Genome Sequncing)이 완료되고, 2009년 유전자지도(Gene Map)가 공개되며 더러브렛의 경주능력을 예측할 수 있는 마커들을 찾고자하는 연구들이 이루어진 결과 MSTN 변이를 비롯한 운동능력에 직간접적으로 영향을 미치는 유전자들이 일부 발굴되었으나, 경주능력과 같은 복합형질을 설명하기에는 정보가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서 우리는 경주능력 특이적 유전자 및 변이체(Variations)들을 발굴하기 위해 더러브렛(Thoroughbred) 4두의 고배율 전장유전체해독(Whole Genome Re-sequencing)을 수행하였으며, 발굴된 유전자들이 근육조직에서 발현되는 패턴들을 확인하기 위해 기존에 분석된 전장전사체(Whole Transcriptome) 상의 차등발현유전자(Differential Expressed gene) 정보와 비교분석을 수행하였고, 발굴된 변이체들의 정확도를 검증하기 위해 기존에 분석된 더러브렛 14두의 저배율 전장유전체해독 데이터와 비교 분석을 수행하였다. 이 후 더러브렛 4두에서 발굴된 단일염기다형성(SNP; Single Nucleotide Polymorphism)들의 재현성(validation)을 검증하기 위해 우리는 기존에 분석된 250두의 Equine 50KSNPchip 결과와 비교 분석하였다. 그 결과 우리는 전장유전체 해독을 통해 4,406K SNP, RNA-sequencing을 통해서는 622K SNP를 발굴하였으며, 재현성 검증을 통해 필터링된 SNP는 약 217K 정도로 기존 Illuminia 회사에서 제공하였던 50K SNP에 비해 4배보다 더 많은 SNP들을 발굴할 수 있었다. 이들 217K SNP 중 약 60K SNP는 유전자 영역 내에 존재하였고, 약 38K SNP는 Exon 영역내에 분포되어 있음을 확인하였다. 이러한 변이체 정보들을 바탕으로 말 SNP 데이터베이스를 구축할 수 있었다. 또한 우리는 진화유전체 분석을 통해 강도 높은 선발을 통해 육종된 더러브렛 특이적 선발신호들을 발굴하기 위해 Out Group으로써 몽고야생마(Mongolian wild horse)인 Przewalskii’s horse 2두와 몽고마(Mongolian horse) 2두, 제주마 2두의 고배율 전장유전체해독 후 비교분석한 결과 더러브렛의 경우 학습과 기억 능력에 필요한 정교한 시넵스 연결통로를 만들어 주는 흥분성 시냅스 강도조절 인자로 고려되는 SynDIG1 유전자 외 73개의 유전자들이 선발신호로 검출되었으며, 강도 높은 운동능력과 직접적으로 연관되어 있는 골격근 조직에서 과발현되는 핵심유전자 321개를 발굴할 수 있었다. 이들 중 30개의 유전자들은 진화 과정에서 더러브렛 골격근 특이적으로 선발되어 왔음을 확인할 수 있었다. 또한 우리는 Out Group으로 분석된 Przewalskii’s horse, 몽고마, 제주마의 전장유전체 해독 데이터로부터 InDel(Insertion and deletion)과 SNP를 분석한 결과 CDS 영역내의 InDel 변이는 Przewalski 77개, 몽고마 92개였고, 이들의 대부분이 단백질의 구조를 변화시키는 frameshift InDel임을 확인 할 수 있었다. 또한 유전자 영역 내 SNP들은 Przewalski에서 61K, 몽고마에서 67K, 제주마에서 57K를 발굴되었으며, 이들 중 아미노산의 변화를 일으키는 것으로 추정되는 Non-synonymous SNP는 Przewalski에서 777개, 몽고마에서 779개, 제주마에서 674개가 발굴되었다. 더 나아가 아미노산의 변화로 인해 Stop Codon이 만들어져 정상적인 단백질 구조를 만들지 못하게 하는 Nonsense SNP는 Przewalski에서는 20개, 몽고마에서는 19개, 제주마에서는 16개가 발굴되었고, 그와는 반대로 Stop Codon에 돌연변이가 발생하여 더 많은 단백질 구조를 만들어내는 Readthrouth SNP는 Przewalski에서 12개, 몽고마에서 11개, 제주마에서 9개가 발굴되었다. 본 연구에서 우리는 오랜 시간 사람에 의해 선발육종된 더러브렛의 경우 경주능력에 직간접적으로 영향을 미칠 것으로 예측되는 골격근 특이적 유전자들과 학습과 기억 능력과 연관성이 높은 유전자들을 발굴하였으며, 사람의 손을 거치지 않고 자연선발에 의해 진화를 거듭한 Out Group의 경우 혹독한 자연 환경에 적응하기 위해 면역, 질병감수성 및 곰팡이와 해충 등으로부터 감염된 장기에 저항력을 만들어 주는 유전자들을 중심으로 선발신호들을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 진화유전체 연구의 초석이 되는 데이터로써 향후 진화의 과정에서 차등적으로 선발된 유전자들의 세분화된 분류 작업 및 기능연구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 더러브렛에서 대량으로 발굴된 변이체(SNP, InDel)들을 이용하여 구축해둔 데이터베이스(HSDB: Horse SNP DataBase)는 품종 내 특이적 유전자, 품종 간 차이나는 변이들을 선발하여 더러브렛의 경우 경주능력을 조기에 예측할 수 있는 선발칩을 개발할 수 있을 것이며, 제주마의 경우 Przewalski와 몽고마와는 달리 섬에서 고립되며 자연선발된 특이적 유전자들을 발굴하고 기능을 연구하여 제주마 고유의 특성을 분석함으로써 제주마의 품종정립에 기여할 것으로 사료된다. 또한 발굴된 제주마 특이적 변이체들은 체형과 모색의 특징이 비슷한 품종들과 구별할 수 있는 품종식별 마커로 산업적 활용이 가능할 것으로 사료된다.
전위 더러브렛은 지난 300여년간 강력한 선발육종에 의해 만들어진 품종으로, 2007년 유전체 해독(Horse Genome Sequncing)이 완료되고, 2009년 유전자지도(Gene Map)가 공개되며 더러브렛의 경주능력을 예측할 수 있는 마커들을 찾고자하는 연구들이 이루어진 결과 MSTN 변이를 비롯한 운동능력에 직간접적으로 영향을 미치는 유전자들이 일부 발굴되었으나, 경주능력과 같은 복합형질을 설명하기에는 정보가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서 우리는 경주능력 특이적 유전자 및 변이체(Variations)들을 발굴하기 위해 더러브렛(Thoroughbred) 4두의 고배율 전장유전체해독(Whole Genome Re-sequencing)을 수행하였으며, 발굴된 유전자들이 근육조직에서 발현되는 패턴들을 확인하기 위해 기존에 분석된 전장전사체(Whole Transcriptome) 상의 차등발현유전자(Differential Expressed gene) 정보와 비교분석을 수행하였고, 발굴된 변이체들의 정확도를 검증하기 위해 기존에 분석된 더러브렛 14두의 저배율 전장유전체해독 데이터와 비교 분석을 수행하였다. 이 후 더러브렛 4두에서 발굴된 단일염기다형성(SNP; Single Nucleotide Polymorphism)들의 재현성(validation)을 검증하기 위해 우리는 기존에 분석된 250두의 Equine 50KSNPchip 결과와 비교 분석하였다. 그 결과 우리는 전장유전체 해독을 통해 4,406K SNP, RNA-sequencing을 통해서는 622K SNP를 발굴하였으며, 재현성 검증을 통해 필터링된 SNP는 약 217K 정도로 기존 Illuminia 회사에서 제공하였던 50K SNP에 비해 4배보다 더 많은 SNP들을 발굴할 수 있었다. 이들 217K SNP 중 약 60K SNP는 유전자 영역 내에 존재하였고, 약 38K SNP는 Exon 영역내에 분포되어 있음을 확인하였다. 이러한 변이체 정보들을 바탕으로 말 SNP 데이터베이스를 구축할 수 있었다. 또한 우리는 진화유전체 분석을 통해 강도 높은 선발을 통해 육종된 더러브렛 특이적 선발신호들을 발굴하기 위해 Out Group으로써 몽고야생마(Mongolian wild horse)인 Przewalskii’s horse 2두와 몽고마(Mongolian horse) 2두, 제주마 2두의 고배율 전장유전체해독 후 비교분석한 결과 더러브렛의 경우 학습과 기억 능력에 필요한 정교한 시넵스 연결통로를 만들어 주는 흥분성 시냅스 강도조절 인자로 고려되는 SynDIG1 유전자 외 73개의 유전자들이 선발신호로 검출되었으며, 강도 높은 운동능력과 직접적으로 연관되어 있는 골격근 조직에서 과발현되는 핵심유전자 321개를 발굴할 수 있었다. 이들 중 30개의 유전자들은 진화 과정에서 더러브렛 골격근 특이적으로 선발되어 왔음을 확인할 수 있었다. 또한 우리는 Out Group으로 분석된 Przewalskii’s horse, 몽고마, 제주마의 전장유전체 해독 데이터로부터 InDel(Insertion and deletion)과 SNP를 분석한 결과 CDS 영역내의 InDel 변이는 Przewalski 77개, 몽고마 92개였고, 이들의 대부분이 단백질의 구조를 변화시키는 frameshift InDel임을 확인 할 수 있었다. 또한 유전자 영역 내 SNP들은 Przewalski에서 61K, 몽고마에서 67K, 제주마에서 57K를 발굴되었으며, 이들 중 아미노산의 변화를 일으키는 것으로 추정되는 Non-synonymous SNP는 Przewalski에서 777개, 몽고마에서 779개, 제주마에서 674개가 발굴되었다. 더 나아가 아미노산의 변화로 인해 Stop Codon이 만들어져 정상적인 단백질 구조를 만들지 못하게 하는 Nonsense SNP는 Przewalski에서는 20개, 몽고마에서는 19개, 제주마에서는 16개가 발굴되었고, 그와는 반대로 Stop Codon에 돌연변이가 발생하여 더 많은 단백질 구조를 만들어내는 Readthrouth SNP는 Przewalski에서 12개, 몽고마에서 11개, 제주마에서 9개가 발굴되었다. 본 연구에서 우리는 오랜 시간 사람에 의해 선발육종된 더러브렛의 경우 경주능력에 직간접적으로 영향을 미칠 것으로 예측되는 골격근 특이적 유전자들과 학습과 기억 능력과 연관성이 높은 유전자들을 발굴하였으며, 사람의 손을 거치지 않고 자연선발에 의해 진화를 거듭한 Out Group의 경우 혹독한 자연 환경에 적응하기 위해 면역, 질병감수성 및 곰팡이와 해충 등으로부터 감염된 장기에 저항력을 만들어 주는 유전자들을 중심으로 선발신호들을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 진화유전체 연구의 초석이 되는 데이터로써 향후 진화의 과정에서 차등적으로 선발된 유전자들의 세분화된 분류 작업 및 기능연구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 더러브렛에서 대량으로 발굴된 변이체(SNP, InDel)들을 이용하여 구축해둔 데이터베이스(HSDB: Horse SNP DataBase)는 품종 내 특이적 유전자, 품종 간 차이나는 변이들을 선발하여 더러브렛의 경우 경주능력을 조기에 예측할 수 있는 선발칩을 개발할 수 있을 것이며, 제주마의 경우 Przewalski와 몽고마와는 달리 섬에서 고립되며 자연선발된 특이적 유전자들을 발굴하고 기능을 연구하여 제주마 고유의 특성을 분석함으로써 제주마의 품종정립에 기여할 것으로 사료된다. 또한 발굴된 제주마 특이적 변이체들은 체형과 모색의 특징이 비슷한 품종들과 구별할 수 있는 품종식별 마커로 산업적 활용이 가능할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.