프리온 민감성 및 저항성 동물들에서 프리온 유사 단백질 (Doppel) 유전자의 유전적 특성 분석 Investigation of genetic characteristics of the prion-like protein (Doppel) gene in the prion disease -sensitive and -resistant animals원문보기
정상 프리온 단백질을 암호화하는 프리온 단백질 유전자 (PRNP)의 다형성은 프리온 질환의 민감성과 연관되어 있다고 알려졌다. 프리온 유사 단백질 유전자 (PRND)는 PRNP 유전자와 상동적이고, PRNP 유전자의 하류에서 가깝게 위치해 있으며, 또한, PRND 유전자의 다형성 역시 다양한 동물들에서 질병 민감성과 연관되어있다고 알려졌다. 그래서 우리는 246마리의 한국 재래 ...
정상 프리온 단백질을 암호화하는 프리온 단백질 유전자 (PRNP)의 다형성은 프리온 질환의 민감성과 연관되어 있다고 알려졌다. 프리온 유사 단백질 유전자 (PRND)는 PRNP 유전자와 상동적이고, PRNP 유전자의 하류에서 가깝게 위치해 있으며, 또한, PRND 유전자의 다형성 역시 다양한 동물들에서 질병 민감성과 연관되어있다고 알려졌다. 그래서 우리는 246마리의 한국 재래 흑염소에서 PRND 다형성의 유전형과 대립유전자형 빈도를 분석하였고, 새로운 단일염기 다형성 (SNP)인 c.99C>T를 포함한 6개의 SNP를 발견하였다. 그중에서, PRND c.28T>C 다형성의 대립유전자형 빈도는 건강한 한국 재래 흑염소와 스크래피에 감염된 염소 사이에서 유사한 것으로 나타났다 (P = 0.717). 또한, 우리는 유전자 간의 연관 불균형 (Linkage disequilibrium, LD)과 유전자 내의 LD를 관찰하였는데, PRND c.28T>C, c.151A>G, c.385G>C 사이와, PRND c.65C>T, c.286G>A 사이에서 완전한 LD를 확인할 수 있었다. 또한, 우리는 PRND와 PRNP 유전자 사이와 PRND와 PRNT 유전자 사이의 강한 LD를 처음으로 확인하였는데, 특히, PRND c.28T>C, c.151A>G, c.385G>C와 PRNP p.His143Arg (codon 143) 사이와 PRND c.99C>T 와 PRNP codon 102 사이에서 강한 LD 값을 볼 수 있었고, 그리고 PRND SNPs (c.28T>C, c.151A>G, c.385G>C)와 PRNT SNP (c.321T>C) 사이에서도 강한 LD를 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라, PRNP 유전자의 143 코돈에서 유전형 (genotype) 분포가 PRND c.28T>C의 유전형 분포에 따라서 다르게 분포하는 것을 확인하였다 (P < 0.0001). 마지막으로, 우리는 PolyPhen-2과 PROVEAN를 이용하여 PRND 유전자 내의 두 개의 non-synonymous SNP (c.65C>T, c.286G>A)가 Doppel 단백질에 해로운 영향을 줄 수 있다는 것을 예측하였다. 본 논문은 한국 재래 흑염소에서 PRND 유전자의 유전적 특성을 분석한 첫 번째 결과이다.프리온 질환은 정상 프리온 단백질로부터 전환된 비정상 프리온 단백질이 뇌에 축적되는 것을 특징으로 나타나는 치명적인 신경 퇴행성 뇌 질환이다. 프리온 질환은 광범위한 숙주 종에서 보고되지만, 현재까지 말에서는 보고되지 않았으며, 그러한 이유로 말은 프리온 질환에 저항성을 나타내는 종으로 알려졌다. 프리온 유사 단백질 유전자 (PRND)는 프리온 단백질 유전자 (PRNP)의 하류에 있으며, 프리온 유사 단백질 (Doppel)은 프리온 단백질과 상동성을 가진다. 이전의 연구들에서는 프리온 질병과 PRND 유전자의 다형성 사이의 연관성이 사람, 소, 양과 같은 프리온 질병의 주요 종에서 보고되었으며, PRND 유전자의 다형성이 동물 수컷의 생식능력에 관여한다는 것이 밝혀졌었다. 이러한 이유로, 우리는 자동화된 직접 염기서열분석법을 이용하여 242마리의 서러블렛 경주마에서 PRND 유전자의 다형성을 확인하였다. 흥미롭게도, PRND 유전자의 오픈 리딩 프레임 내에서 다형성이 하나도 발견되지 않았다. 더욱이, 우리는 말과 다른 종 사이의 차이점을 확인하기 위해, ClustalW2를 이용하여 PRND 유전자의 아미노산 서열을 비교 분석 하였고, 말의 PRND 유전자의 서열은 양에서 가장 유사하였고 (83.7%), 그다음으로 염소 (83.1%), 소 (82.6%), 사람 (75.3%) 순으로 확인할 수 있다. 본 논문은 말에서 PRND 유전자의 유전적 분석을 한 첫 번째 연구이다.
정상 프리온 단백질을 암호화하는 프리온 단백질 유전자 (PRNP)의 다형성은 프리온 질환의 민감성과 연관되어 있다고 알려졌다. 프리온 유사 단백질 유전자 (PRND)는 PRNP 유전자와 상동적이고, PRNP 유전자의 하류에서 가깝게 위치해 있으며, 또한, PRND 유전자의 다형성 역시 다양한 동물들에서 질병 민감성과 연관되어있다고 알려졌다. 그래서 우리는 246마리의 한국 재래 흑염소에서 PRND 다형성의 유전형과 대립유전자형 빈도를 분석하였고, 새로운 단일염기 다형성 (SNP)인 c.99C>T를 포함한 6개의 SNP를 발견하였다. 그중에서, PRND c.28T>C 다형성의 대립유전자형 빈도는 건강한 한국 재래 흑염소와 스크래피에 감염된 염소 사이에서 유사한 것으로 나타났다 (P = 0.717). 또한, 우리는 유전자 간의 연관 불균형 (Linkage disequilibrium, LD)과 유전자 내의 LD를 관찰하였는데, PRND c.28T>C, c.151A>G, c.385G>C 사이와, PRND c.65C>T, c.286G>A 사이에서 완전한 LD를 확인할 수 있었다. 또한, 우리는 PRND와 PRNP 유전자 사이와 PRND와 PRNT 유전자 사이의 강한 LD를 처음으로 확인하였는데, 특히, PRND c.28T>C, c.151A>G, c.385G>C와 PRNP p.His143Arg (codon 143) 사이와 PRND c.99C>T 와 PRNP codon 102 사이에서 강한 LD 값을 볼 수 있었고, 그리고 PRND SNPs (c.28T>C, c.151A>G, c.385G>C)와 PRNT SNP (c.321T>C) 사이에서도 강한 LD를 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라, PRNP 유전자의 143 코돈에서 유전형 (genotype) 분포가 PRND c.28T>C의 유전형 분포에 따라서 다르게 분포하는 것을 확인하였다 (P < 0.0001). 마지막으로, 우리는 PolyPhen-2과 PROVEAN를 이용하여 PRND 유전자 내의 두 개의 non-synonymous SNP (c.65C>T, c.286G>A)가 Doppel 단백질에 해로운 영향을 줄 수 있다는 것을 예측하였다. 본 논문은 한국 재래 흑염소에서 PRND 유전자의 유전적 특성을 분석한 첫 번째 결과이다.프리온 질환은 정상 프리온 단백질로부터 전환된 비정상 프리온 단백질이 뇌에 축적되는 것을 특징으로 나타나는 치명적인 신경 퇴행성 뇌 질환이다. 프리온 질환은 광범위한 숙주 종에서 보고되지만, 현재까지 말에서는 보고되지 않았으며, 그러한 이유로 말은 프리온 질환에 저항성을 나타내는 종으로 알려졌다. 프리온 유사 단백질 유전자 (PRND)는 프리온 단백질 유전자 (PRNP)의 하류에 있으며, 프리온 유사 단백질 (Doppel)은 프리온 단백질과 상동성을 가진다. 이전의 연구들에서는 프리온 질병과 PRND 유전자의 다형성 사이의 연관성이 사람, 소, 양과 같은 프리온 질병의 주요 종에서 보고되었으며, PRND 유전자의 다형성이 동물 수컷의 생식능력에 관여한다는 것이 밝혀졌었다. 이러한 이유로, 우리는 자동화된 직접 염기서열분석법을 이용하여 242마리의 서러블렛 경주마에서 PRND 유전자의 다형성을 확인하였다. 흥미롭게도, PRND 유전자의 오픈 리딩 프레임 내에서 다형성이 하나도 발견되지 않았다. 더욱이, 우리는 말과 다른 종 사이의 차이점을 확인하기 위해, ClustalW2를 이용하여 PRND 유전자의 아미노산 서열을 비교 분석 하였고, 말의 PRND 유전자의 서열은 양에서 가장 유사하였고 (83.7%), 그다음으로 염소 (83.1%), 소 (82.6%), 사람 (75.3%) 순으로 확인할 수 있다. 본 논문은 말에서 PRND 유전자의 유전적 분석을 한 첫 번째 연구이다.
The polymorphisms of the prion protein (PRNP) gene, which encodes normal prion proteins (PrP), are known to be involved in the susceptibility of prion diseases. The prion-like protein (Doppel) gene (PRND) is the paralog of the PRNP gene and is closely located downstream of the PRNP gene. In addition...
The polymorphisms of the prion protein (PRNP) gene, which encodes normal prion proteins (PrP), are known to be involved in the susceptibility of prion diseases. The prion-like protein (Doppel) gene (PRND) is the paralog of the PRNP gene and is closely located downstream of the PRNP gene. In addition, the polymorphisms of PRND correlate with disease susceptibility in several animals. We analyzed the genotype and allele frequencies of PRND polymorphisms in 246 Korean native black goats and found a total of six single nucleotide polymorphisms (SNPs) with one novel SNP, c.99C>T. Among them, allele frequencies of the PRND c.28T>C polymorphism are not significantly different between healthy Korean goats and scrapie-affected goats (P = 0.717). We observed linkage disequilibrium (LD) within and between loci. PRND c.28T>C, c.151A>G, and c.385G>C and PRND c.65C>T and c.286G>A were in perfect LD and we have reported for the first time strong LD between PRND and PRNP or prion-related protein gene (PRNT) loci. Specifically, between the PRND c.28T>C, c.151A>G and c.385G>C and the PRNP codon 143, PRND c.99C>T and the PRNP codon 102 or PRND SNPs (c.28T>C, c.151A>G and c.385G>C) and PRNT SNP (c.321T>C). Furthermore, we confirmed that the genotype distribution of the PRNP p.His143Arg was significantly different according to that of the PRND c.28T>C (P T and c.286G>A, in the PRND gene can have a detrimental effect on Doppel. To the best of our knowledge, this is the first report of genetic characteristics of the PRND gene in Korean native black goats.Prion diseases are fatal neurodegenerative diseases characterized by the accumulation of an abnormal prion protein isoform, which is converted from the normal prion protein (PrP). Prion diseases have been reported in an extensive number of species but not in horses up to now; therefore, horses are known as resistant species to prion diseases. The prion-like protein gene (PRND) is closely located downstream of the prion protein gene (PRNP) and the prion-like protein (Doppel) is a homolog with PrP. Previous studies have shown that the association between prion diseases and polymorphisms of the PRND gene is reported in main hosts of prion diseases, including in humans, cattle, and sheep, and that polymorphisms of the PRND gene are related to the reproductive ability in males. Hence, we examined the genetic variations of the PRND gene in 242 Thoroughbred horses using automatic direct sequencing. Interestingly, polymorphisms within the open reading frame (ORF) of the PRND gene were not detected in large Thoroughbred horses. In addition, we conducted a comparative analysis of the amino acid sequences of the PRND gene to identify the differences between horses and other species using ClustalW2. The amino acid sequence of the PRND gene of horses showed the highest identity to that of sheep (83.7%), followed by that of goats (83.1%), cattle (82.6%) and humans (75.3%). To the best of our knowledge, this study is the first genetic study of the PRND gene in horses.
The polymorphisms of the prion protein (PRNP) gene, which encodes normal prion proteins (PrP), are known to be involved in the susceptibility of prion diseases. The prion-like protein (Doppel) gene (PRND) is the paralog of the PRNP gene and is closely located downstream of the PRNP gene. In addition, the polymorphisms of PRND correlate with disease susceptibility in several animals. We analyzed the genotype and allele frequencies of PRND polymorphisms in 246 Korean native black goats and found a total of six single nucleotide polymorphisms (SNPs) with one novel SNP, c.99C>T. Among them, allele frequencies of the PRND c.28T>C polymorphism are not significantly different between healthy Korean goats and scrapie-affected goats (P = 0.717). We observed linkage disequilibrium (LD) within and between loci. PRND c.28T>C, c.151A>G, and c.385G>C and PRND c.65C>T and c.286G>A were in perfect LD and we have reported for the first time strong LD between PRND and PRNP or prion-related protein gene (PRNT) loci. Specifically, between the PRND c.28T>C, c.151A>G and c.385G>C and the PRNP codon 143, PRND c.99C>T and the PRNP codon 102 or PRND SNPs (c.28T>C, c.151A>G and c.385G>C) and PRNT SNP (c.321T>C). Furthermore, we confirmed that the genotype distribution of the PRNP p.His143Arg was significantly different according to that of the PRND c.28T>C (P T and c.286G>A, in the PRND gene can have a detrimental effect on Doppel. To the best of our knowledge, this is the first report of genetic characteristics of the PRND gene in Korean native black goats.Prion diseases are fatal neurodegenerative diseases characterized by the accumulation of an abnormal prion protein isoform, which is converted from the normal prion protein (PrP). Prion diseases have been reported in an extensive number of species but not in horses up to now; therefore, horses are known as resistant species to prion diseases. The prion-like protein gene (PRND) is closely located downstream of the prion protein gene (PRNP) and the prion-like protein (Doppel) is a homolog with PrP. Previous studies have shown that the association between prion diseases and polymorphisms of the PRND gene is reported in main hosts of prion diseases, including in humans, cattle, and sheep, and that polymorphisms of the PRND gene are related to the reproductive ability in males. Hence, we examined the genetic variations of the PRND gene in 242 Thoroughbred horses using automatic direct sequencing. Interestingly, polymorphisms within the open reading frame (ORF) of the PRND gene were not detected in large Thoroughbred horses. In addition, we conducted a comparative analysis of the amino acid sequences of the PRND gene to identify the differences between horses and other species using ClustalW2. The amino acid sequence of the PRND gene of horses showed the highest identity to that of sheep (83.7%), followed by that of goats (83.1%), cattle (82.6%) and humans (75.3%). To the best of our knowledge, this study is the first genetic study of the PRND gene in horses.
주제어
#prion Korean native black goats PRNP PRND single nucleotide polymorphism scrapie horses polymorphisms Thoroughbred
학위논문 정보
저자
정민주
학위수여기관
전북대학교 일반대학원
학위구분
국내석사
학과
생리활성소재과학과
지도교수
정병훈
발행연도
2019
총페이지
iii, 47 p
키워드
prion Korean native black goats PRNP PRND single nucleotide polymorphism scrapie horses polymorphisms Thoroughbred
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