[학위논문]QTL 분석을 통한 고추 AGI 활성 관여 후보 유전자 동정 및 분자표지 개발 Candidate Gene Identification and Marker Development for Prediction of α-Glucosidase Inhibitory Activity in Pepper (Capsicum annuum L.) through QTL Analysis
당뇨병은 인슐린 분비, 인슐린 작용 혹은 두 가지 모두의 결함으로 인하여 발생하는 식후 고혈당을 특징으로 하는 만성 대사질환의 한 종류이다. 알파-글루코시다아제 억제제(AGI)는 소장에서 단당류 흡수를 지연시켜 식후 고혈당과 인슐린 수치를 낮추는 데 효과적인 항당뇨 물질로 당뇨치료제로 사용되고 있다. 따라서 부작용이 없거나 적은 천연물질 유래의 의약품 개발을 위해 AGI 효과를 갖는 다양한 식물들이 연구되고 있다. 고추의 (Capsicum annuum L.) 잎과 과실에서 유의미한 알파-글루코시다아제 억제 효과가 보고되어왔다. 하지만 고추의 AGI 활성은 생육 단계와 식물 기관에 따라 활성의 변화를 보였다. 4월, 7월, 10월 세 시기의 AGI 활성을 분석하였고, 7월에 수확된 잎 샘플이 가장 높은 AGI활성을 보였다. 또한 동일한 생육시기에 과실보다 잎의 AGI 활성이 높게 나타났다. 하지만 이러한 AGI 활성 ...
당뇨병은 인슐린 분비, 인슐린 작용 혹은 두 가지 모두의 결함으로 인하여 발생하는 식후 고혈당을 특징으로 하는 만성 대사질환의 한 종류이다. 알파-글루코시다아제 억제제(AGI)는 소장에서 단당류 흡수를 지연시켜 식후 고혈당과 인슐린 수치를 낮추는 데 효과적인 항당뇨 물질로 당뇨치료제로 사용되고 있다. 따라서 부작용이 없거나 적은 천연물질 유래의 의약품 개발을 위해 AGI 효과를 갖는 다양한 식물들이 연구되고 있다. 고추의 (Capsicum annuum L.) 잎과 과실에서 유의미한 알파-글루코시다아제 억제 효과가 보고되어왔다. 하지만 고추의 AGI 활성은 생육 단계와 식물 기관에 따라 활성의 변화를 보였다. 4월, 7월, 10월 세 시기의 AGI 활성을 분석하였고, 7월에 수확된 잎 샘플이 가장 높은 AGI활성을 보였다. 또한 동일한 생육시기에 과실보다 잎의 AGI 활성이 높게 나타났다. 하지만 이러한 AGI 활성 변이 사이에 유의미한 상관관계를 확인하지 못하였고 이를 통해 각 시기별 AGI 활성에 각기 다른 유전자들이 관여할 것이라고 예상하였다. 4개의 표현형 데이터를 바탕으로 QTL 연관 HRM 분자표지와 함께 총 7개의 QTL (qAGI5.1, qAGI5.2, qAGI7.1, qAGI9.1, qAGI9.2, qAGI12.1, 그리고 qAGI12.2)을 확인하였다. 또한 확인된 QTL 영역에서 플라보노이드 생합성과 관련된 유전자 혹은 MYB 전사인자를 선발하여 총 9개의 후보유전자를 선발하였다. 그중 CHS2-2 (CA05g17040)와 Coumaroyl transferase 1 (CA07g13040) 유전자의 엑손 영역에서 유전적 다형성을 확인하였다. qAGI5.1과 연관된 CA05g17040 유전자에서 염기서열 1개의 결실을 확인하였고, 유전적 변이를 기반한 분자표지를 개발하였다. 이 유전변이는 조기종결 코돈을 유도하며, 결과적으로 단백질 3차 구조의 변이로 인해 불완전한 단백질이 생성되는 것으로 예측하였다. CHS는 플라보노이드 합성 경로의 주요한 유전자로, CHS2-2 발현 양과 AGI 활성 변화를 비교하였다. 결과적으로 CHS2-2의 발현 증가는 고춧잎의 AGI 활성 증가와 관련되어 있다는 것을 확인할 수 있었다. CA07g13040은 AGI 7.1 QTL에 연관된 유전자로 해당 유전자의 엑손 영역에서 1개의 SNP를 확인할 수 있었고, 이를 이용하여 점 돌연변이를 확인할 수 있는 CA07g13040-HRM 분자표지를 개발하였다. 이 1bp 염기서열 변이는 아미노산 변이를 유도하였다. 개발된 두 유전자 기반 분자표지는 F2 분리집단 내에서 AGI 활성의 높고 낮음을 구분할 수 있었다. 따라서 유전자기반 분자표지는 AGI 고활성 고추 품종 개발에 도움이 될 것으로 예상한다.
당뇨병은 인슐린 분비, 인슐린 작용 혹은 두 가지 모두의 결함으로 인하여 발생하는 식후 고혈당을 특징으로 하는 만성 대사질환의 한 종류이다. 알파-글루코시다아제 억제제(AGI)는 소장에서 단당류 흡수를 지연시켜 식후 고혈당과 인슐린 수치를 낮추는 데 효과적인 항당뇨 물질로 당뇨치료제로 사용되고 있다. 따라서 부작용이 없거나 적은 천연물질 유래의 의약품 개발을 위해 AGI 효과를 갖는 다양한 식물들이 연구되고 있다. 고추의 (Capsicum annuum L.) 잎과 과실에서 유의미한 알파-글루코시다아제 억제 효과가 보고되어왔다. 하지만 고추의 AGI 활성은 생육 단계와 식물 기관에 따라 활성의 변화를 보였다. 4월, 7월, 10월 세 시기의 AGI 활성을 분석하였고, 7월에 수확된 잎 샘플이 가장 높은 AGI활성을 보였다. 또한 동일한 생육시기에 과실보다 잎의 AGI 활성이 높게 나타났다. 하지만 이러한 AGI 활성 변이 사이에 유의미한 상관관계를 확인하지 못하였고 이를 통해 각 시기별 AGI 활성에 각기 다른 유전자들이 관여할 것이라고 예상하였다. 4개의 표현형 데이터를 바탕으로 QTL 연관 HRM 분자표지와 함께 총 7개의 QTL (qAGI5.1, qAGI5.2, qAGI7.1, qAGI9.1, qAGI9.2, qAGI12.1, 그리고 qAGI12.2)을 확인하였다. 또한 확인된 QTL 영역에서 플라보노이드 생합성과 관련된 유전자 혹은 MYB 전사인자를 선발하여 총 9개의 후보유전자를 선발하였다. 그중 CHS2-2 (CA05g17040)와 Coumaroyl transferase 1 (CA07g13040) 유전자의 엑손 영역에서 유전적 다형성을 확인하였다. qAGI5.1과 연관된 CA05g17040 유전자에서 염기서열 1개의 결실을 확인하였고, 유전적 변이를 기반한 분자표지를 개발하였다. 이 유전변이는 조기종결 코돈을 유도하며, 결과적으로 단백질 3차 구조의 변이로 인해 불완전한 단백질이 생성되는 것으로 예측하였다. CHS는 플라보노이드 합성 경로의 주요한 유전자로, CHS2-2 발현 양과 AGI 활성 변화를 비교하였다. 결과적으로 CHS2-2의 발현 증가는 고춧잎의 AGI 활성 증가와 관련되어 있다는 것을 확인할 수 있었다. CA07g13040은 AGI 7.1 QTL에 연관된 유전자로 해당 유전자의 엑손 영역에서 1개의 SNP를 확인할 수 있었고, 이를 이용하여 점 돌연변이를 확인할 수 있는 CA07g13040-HRM 분자표지를 개발하였다. 이 1bp 염기서열 변이는 아미노산 변이를 유도하였다. 개발된 두 유전자 기반 분자표지는 F2 분리집단 내에서 AGI 활성의 높고 낮음을 구분할 수 있었다. 따라서 유전자기반 분자표지는 AGI 고활성 고추 품종 개발에 도움이 될 것으로 예상한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.