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PCR 방법과 면역학적 분석법을 이용한 두부와 비지에서 GM 콩의 검출법
Detection of Genetically Modified Soybean in Tofu and Biji using PCR and Immunological Methods 원문보기

한국응용생명화학회지 = Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, v.48 no.1, 2005년, pp.77 - 81  

김묘영 (경희대학교 식품생명공학과 및 생명자원과학연구소) ,  김재환 (경희대학교 식품생명공학과 및 생명자원과학연구소) ,  김해영 (경희대학교 식품생명공학과 및 생명자원과학연구소)

초록
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GM 콩으로 제조된 두부와 비지 등 콩 가공제품들의 효율적인 모니터링을 위하여 GM 콩이 0%, 1%, 3%, 5%, 100% 함유된 두부와 비지를 제조하여 이들의 삽입유전자인 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase(epsps)를 검출하기 위한 PCR 방법과 EPSPS 발현 단백질 검출을 위한 western blotting과 lateral flow strip을 사용하여 검출 감도를 비교하였다. PCR 결과 산물의 크기가 큰 600 bp의 증폭에서 두부의 경우에는 100% GM으로 제조된 두부에서만 확인이 가능하였고, 비지에서는 5%, 100%에서 확인이 되었다. 크기가 작은 123 bp가 생성되는 실험에서는 0%를 제외한 모든 두부와 비지에서 검출되었다. Western blot 결과는 100% 두부, 비지에서만 검출이 되었고, lateral flow strip test에서는 100% 비지에서만 검출되었다. 이러한 결과로부터 GM 콩 가공식품 검출은 면역학적 방법보다는 PCR이 더 높은 민감도가 나타내는 것을 확인하였고, 또한 가공식품에서 효율적인 GMO 검출을 위해서는 100 bp 정도의 작은 크기의 PCR 산물을 이용해야 민감한 검출 결과를 보여주는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To monitor GM soybean in soybean processed foods, tofu and biji, we prepared tofu and biji containing 0%, 1%, 3%, 5% and 100% GM soybean, respectively. We examined epsps gene inserted in soybean by PCR and EPSPS protein expressed in soybean using western blotting and lateral flow strip test to compa...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • PCR을 이용한 가공식품의 GMO 검출. GM 콩의 함량 별 두부와 비지 시료에서 GM 콩을 검출하기 위해 PCR 산물의 크기가 큰 600 bp를 증폭할 수 있는 CMV, EPSPS primer set 과 PCR 산물의 크기가 작은 123 bp를 증폭할 수 있는 EPSPS5', EPSPS3' primer set를 각각 이용하였고, 콩의 내재유전자인 ferritin을 기초로 하여 제작된 242 bp의 산물의 크기를 갖는 primer set을 하나의 tube에 넣어 duplex-PCR-g- 수행하였다. 이때 600 bp의 epsps product가 생성되는 실험에서 두부의 경우 Fig.
  • Lateral Flow Strip Test lateral flow strip test(LFST)을 이용하여 콩가공식품인 두부와 비지로부터 재조합단백질을 검출하기 위해 각각 5 g의 콩원료, 두부, 비지의 시료들을 튜브에 넣고 제작사가 제시하는 방법에 따라 Trait RUR Bulk Soybean lest Kit와 Trait RUR Ibasted Meal Test Kit(Strategic Diagnostics Inc., USA)을 이용하여 5분간 반응시켜 결과를 확인하였다.
  • 5 mM each, TaKaRa, Japan) 그리고 50 ng의 template DNA가 포함되도록 하였고, 반응은 thermocycler PTC100-60HB(MJ Research, USA)를 이용하여 수행하였다. PCR 조건으로 첫 cycle에서 95℃에서 3분간 수행하였고 나머지 cycle에서는 95℃에서 30초, 60P에서 30초, 72℃에서 1분간 40 cycles을 수행하였으며, 마지막 단계로 72℃ 에서 8분간 수행한 후, 41에서 PCR산물을 보존하였다. PCR 산물은 3% agarose gel상에서 전기영동을 수행하였다.
  • 이러한 현상은 콩의 가공과정 중에 열에 의해 큰 분자량의 DNA가 작은 크기로 파괴된 것으로 생각된다. PCR을 이용한 가공식품의 GMO 검출. GM 콩의 함량 별 두부와 비지 시료에서 GM 콩을 검출하기 위해 PCR 산물의 크기가 큰 600 bp를 증폭할 수 있는 CMV, EPSPS primer set 과 PCR 산물의 크기가 작은 123 bp를 증폭할 수 있는 EPSPS5', EPSPS3' primer set를 각각 이용하였고, 콩의 내재유전자인 ferritin을 기초로 하여 제작된 242 bp의 산물의 크기를 갖는 primer set을 하나의 tube에 넣어 duplex-PCR-g- 수행하였다.
  • 두부는 두유에 염화마그네슘을 첨가하여 저은 후 5분간 방치하여 응고시킨 시료액을 사각 틀에 넣고 뚜껑으로 눌러 두부를 만들어 시료로 사용하였다. 각각의 시료는 두 개씩 제조하였고, 냉동건조기를 이용하여 시료를 건조한 후, 사용하였다.
  • 일차항체인 EPSPS 다중항체는 1000 :1로 희석하여 2시간 동안 반응시킨 후, . 같은 방법으로 washing을 한 후 이차항체 인 Antimouse IgG(Sigma, USA)를 10000: IS 희석하여 1시간 처리하였고, 위와 동일한 방법으로 washing을 수행하였다. 최종적으로 western blotting 검출은 ECL(Amersham Bioscience, USA)를사용하여 확인하였다.
  • 면역학적 방법을 이용한 가공식품의 GMO 검출. 두부와 비지로부터 추출한 단백질들을 SDS-PAGE로 전기영동을 한 결과 Fig.
  • PCR 반응 용액은 시료 당 25 uZ로 만들어 사용하였다. 반응 용액은 1.5mM MgC&를 포함하는 10XPCR buffer(TaKaRa, Japan) 2.5 u/, 10nM의 sense primer, 10 nM의 antisense primer, 2 ul dNTP(2.5 mM each, TaKaRa, Japan) 그리고 50 ng의 template DNA가 포함되도록 하였고, 반응은 thermocycler PTC100-60HB(MJ Research, USA)를 이용하여 수행하였다. PCR 조건으로 첫 cycle에서 95℃에서 3분간 수행하였고 나머지 cycle에서는 95℃에서 30초, 60P에서 30초, 72℃에서 1분간 40 cycles을 수행하였으며, 마지막 단계로 72℃ 에서 8분간 수행한 후, 41에서 PCR산물을 보존하였다.
  • 본 연구에서는 GM콩을 원료로 한 두부, 비지 등 가공식품에 대하여 우리나라 GMO 표시제의 기준치인 3% 시료들을 준비하여 PCR 방법과 면역학적 분석방법을 사용하여 검출의 민감도를 측정하여 가공식품에 대한 검정방법들을 비교하였다.
  • 사용하였다. 분쇄된 콩 분말을 GM과 non-GM을 각각 무게비율로 혼합한 후 시료로 사용하였다.
  • 1g에 lysis buffer(2 M thiourea, 7M urea, 4%(w/v) CHAPS) 900uZ와 l%(w/v) DDT 100 uZ를 섞어 3시간 동안 shaking한 후에 12, 000Xg에서 30분간 원심분리하여 상층액을 취하였다. 상층액과 같은 양의 2 X sample bufFer(25 ml 4xTris-Cl, 20ml glycerol[20%(w/v)], 4g SDS[4%(w/v)], 2ml 2-ME, 1 mg bromphenol blue[0.001% (w/v)])와 섞어 95℃에서 5분간 처리한 후 Bradford법으로 단백질을 정량하였으며, 12% SDS-PAGE상에서 추출 패턴을 확인하였다.
  • DNA 추출. 제조된 두부와 비지 시료들은 동결 건조하여 -70℃ 에서 보관한 후, 실험에서 각각의 분말형태의 시료를 0.1g씩 DNeasy Plant Mini kit(Qiagen, US A)을 이용하여 DNA를 추출하였다. 주줄된 DNA는 UV-spectrophotometer(Hitachi, Japan)를 이용하여 260nm에서 정량하였다.
  • 주줄된 DNA는 UV-spectrophotometer(Hitachi, Japan)를 이용하여 260nm에서 정량하였다. 추출된 DNA는 0.8%의 agarose gel상에서 50 volt로 30분 동안 전기영동 하여 상태를 확인하였으며, marker로는 100 bp ladder(Bioneer, Korea)와 X- HindUKNew England BioLabs Inc., USA)을 사용하였다.
  • Western blotting. 추출된 단백질들은 12% SDS-PAGE 방법을 사용하여 100 volt에서 2시간 전기영동한 후, Mini transblot cell kit(Bio-Rad, USA)을 이용하여, gel 상의 단백질을 4에서 25 volt로 16시간 동안 nitro cellulose membrane(Schleicher & Schuell, Germany)으로 이동시켰다. Membranee 6% non-fat milk로 blocking 시킨 후에 10분씩 3회 washing을 수행하였다.

대상 데이터

  • 1과 같다. GMO에 삽입된 glyphosate(N-phosphonomethyl glycine)에 강한 저항성을 갖는 Agrobacterium tumefaciens CP4 의 5- enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase(epsps) 유전자11-12)를 근거로 primer를 제작하였으며 내재 유전자로는 콩에 존재하는 ferritin 유전자13)를 활용하였다. 이들 각각에 대한 유전자 배열은 Table 1에 나타내었다.
  • 7/을 넣고 20분간 가열하였다. 거즈로 거른 후 걸러진 비지와 거즈를 통과한 두유를 채취하여 시료로 사용하였다. 두부는 두유에 염화마그네슘을 첨가하여 저은 후 5분간 방치하여 응고시킨 시료액을 사각 틀에 넣고 뚜껑으로 눌러 두부를 만들어 시료로 사용하였다.
  • 가공식품제조. 본 실험의 경우 정확한 혼입비율을 만들기 위하여 분쇄된 콩 분말을 만들어 사용하였다. 콩 분말 100 g에 증류수 1.
  • 재료 Non-GM콩은 농어촌 유통공사에서 수입된 미국산 콩을 정량분석하여 GMO가 함유되지 않은 것을 확인한 후, non- GM 콩으로 이용하였으며, GM 콩은 미국 SDI 사로부터 Glyphosate 저항성 콩 (Roundup Ready Soybean)을 공급 받아 분쇄하여 사용하였다. 분쇄된 콩 분말을 GM과 non-GM을 각각 무게비율로 혼합한 후 시료로 사용하였다.
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참고문헌 (13)

  1. James, C. (2004) Preview: Global status of commercialized biotech/GM crops: ISAAA Briefs No. 32. ISAAA: Ithaca, N.Y 

  2. Kim, M. Y., Kim, J. H., Kim, H. J., Park, S. H., Woo, G. J. and Kim, H. Y. (2003) Monitoring of genetically modified soybean and processed foods in Korean market using PCR. J. Korean Soc. Agric. Chem. Biotechnol. 46, 344-347 

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  9. Kwak, B. Y., Ko, S. H., Park, C. W., Son, D. Y. and Shon, D. H. (2003) Development of enzyme-linked immunosorbent assay for glyphosate-tolerant soybeans. Korean J. Food Sci. Technol. 35, 366-372 

  10. Kim, Y. M., Sohn, S. H., Jeong, S. I., Yoon, M. S., Kim, T. S. and Park, Y. H. (2002) Detection methods for genetically modified soybeans. J. Korean Soc. Agric. Chem. Biotechnol. 45, 185-189 

  11. Padgette, S. R., Kolacz, K. H., Delannay, X., Re, D. B., Lavallee, B. J., Tinius, C. N., Rhodes, W. K., Otero, Y. I. and Barry, G. F. (1995) Development, identification, and characterization of a glyphosate-tolerant soybean line. Crop Sci. 35, 1451-1461 

  12. Barry, G. F., Kishore, G. M., Padgette, S. R. and Stallings, W. C. (1997) Glyphosate-tolerant 5-enolpyruvyl-3-phosphate. U.S. Patent 5,633,435 

  13. Proudhon, D., Wei, J., Briat, J. and Theil, E. C. (1996) Ferritin gene organization: differences between plants and animal suggest possible kingdom-specific selective constraints. J. Mol. Evol. 42, 325-336 

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