단맛은 인간이 느낄 수 있는 다섯 가지 감각 중 하나로, 열량을 제공하며 식욕을 결정하는데 중요한 요인이다. 인간이 맛물질을 느끼는 민감도 차이에 유전적인 요인이 중요한 역할을 한다는 사실이 알려진 바, 본 연구에서는 한국인 98명을 대상으로 단맛을 결정하는 미각수용체 TAS1R2 유전자에 대해 염기서열분석법을 이용한 단일염기 다형성 종류 및 빈도, 그리고 일배체형 분석을 수행하였다. 그 결과, TAS1R2 유전자로부터 총 12종류의 SNP이 검출되었으며 약 70%는 아미노산 치환을 일으키는 변이로 확인되었다. 특히, 231번째와 950번째 변이는 본 연구를 통해 처음으로 발견된 새로운 것으로 한국인 집단에서 특이적으로 존재하는 SNP일 가능성이 높다고 판단된다. 일배체형 분석결과에 따르면, 발견된 20 종류 일배체형 중 세 가지가 주로 한국인이 가지는 것으로 확인되었다. 본 연구결과 발견된 TAS1R2 유전자의 SNP은 향후 단맛물질을 감지하는 인간의 민감도차이를 결정하는데 유전적 요인으로 작용하는지 알아보는데 중요한 기초자료를 제시해 주리라 생각되며 맞춤형 식단 등 영양유전학 분야에 응용될 수 있을 것이다.
단맛은 인간이 느낄 수 있는 다섯 가지 감각 중 하나로, 열량을 제공하며 식욕을 결정하는데 중요한 요인이다. 인간이 맛물질을 느끼는 민감도 차이에 유전적인 요인이 중요한 역할을 한다는 사실이 알려진 바, 본 연구에서는 한국인 98명을 대상으로 단맛을 결정하는 미각수용체 TAS1R2 유전자에 대해 염기서열분석법을 이용한 단일염기 다형성 종류 및 빈도, 그리고 일배체형 분석을 수행하였다. 그 결과, TAS1R2 유전자로부터 총 12종류의 SNP이 검출되었으며 약 70%는 아미노산 치환을 일으키는 변이로 확인되었다. 특히, 231번째와 950번째 변이는 본 연구를 통해 처음으로 발견된 새로운 것으로 한국인 집단에서 특이적으로 존재하는 SNP일 가능성이 높다고 판단된다. 일배체형 분석결과에 따르면, 발견된 20 종류 일배체형 중 세 가지가 주로 한국인이 가지는 것으로 확인되었다. 본 연구결과 발견된 TAS1R2 유전자의 SNP은 향후 단맛물질을 감지하는 인간의 민감도차이를 결정하는데 유전적 요인으로 작용하는지 알아보는데 중요한 기초자료를 제시해 주리라 생각되며 맞춤형 식단 등 영양유전학 분야에 응용될 수 있을 것이다.
Sweetness plays an important role in providing calories and promoting appetite for food. Since it has been known that genetic factor(s) is involved in individual differences in taste sensitivity in humans, this study aimed to examine genetic variations of the TAS1R2 gene, one of the components for t...
Sweetness plays an important role in providing calories and promoting appetite for food. Since it has been known that genetic factor(s) is involved in individual differences in taste sensitivity in humans, this study aimed to examine genetic variations of the TAS1R2 gene, one of the components for tasting sweet compounds, by using DNA sequencing analysis from 98 unrelated Korean subjects. As a result, 12 different single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified in the hTAS1R2 gene and most of them were nonsynonymous. Also, two novel SNPs were found for the first time in this study. It was noted that the frequencies of these SNPs were common in the Korean population. 20 different haplotypes with coding SNPs (cSNPs) were also found in this study. Three out of these haplotypes were common, showing frequencies of > 10%. The repertoire and frequencies of cSNPs and haplotypes in the hTAS1R2 gene will provide information that will help identify a functional ligand receptor common in the Korean population.
Sweetness plays an important role in providing calories and promoting appetite for food. Since it has been known that genetic factor(s) is involved in individual differences in taste sensitivity in humans, this study aimed to examine genetic variations of the TAS1R2 gene, one of the components for tasting sweet compounds, by using DNA sequencing analysis from 98 unrelated Korean subjects. As a result, 12 different single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified in the hTAS1R2 gene and most of them were nonsynonymous. Also, two novel SNPs were found for the first time in this study. It was noted that the frequencies of these SNPs were common in the Korean population. 20 different haplotypes with coding SNPs (cSNPs) were also found in this study. Three out of these haplotypes were common, showing frequencies of > 10%. The repertoire and frequencies of cSNPs and haplotypes in the hTAS1R2 gene will provide information that will help identify a functional ligand receptor common in the Korean population.
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문제 정의
특히, 당류, 아스파탐(aspartame), 모넬린(monelin) 등 대부분의 단맛물질과의 결합에는 TAS1R2 유전자의 N-말단이 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있다[11]. 따라서, 한국인을 대상으로 단맛물질에 대한 민감도에 차이를 느끼는데 유전적 요인이 있는지를 알아보기 위해서는 우선 TAS1R2 유전자 내에 존재하는 SNP을 찾을 필요가 있다고 판단되어 한국인 98명을 대상으로 염기서열분석법을 이용한 유전자분석을 수행하고자 하였다.
제안 방법
PCR product에 대한 염기서열 결정은 ABI 3130 XL 자동염기 서열 분석기를 이용하며, DNA Sequencing Analysis software(ver. 5.0)로 분석하였다. 유전자 변이 분석은 LASERGENE-SeqMan 및 PHRED/PHRAP/CONSED software suite를 이용하여 알아내었다.
TAS1R2 유전자의 5' 비전사암호화부위(untranslated region, UTR), 암호화부위(coding region 또는 exon), 그리고 3‘UTR에 특이한 프라이머를 제작하여 다음과 같은 조건으로 실험을 수행하였다.
각 DNA의 양은 분광계(spectrometer)로 측정하여 25 ng/μl로 균일하게 희석시켜, agarose gel 전기영동기를 이용하여 DNA의 질을 알아보았다.
각 중합효소연쇄반응(PCR)은 25ng template genomic DNA, 2.5 μl 10× PCR reaction buffer, 1.5-2 mM MgCl2, 0.2 μM dNTP, 15pmol 양쪽 primers, 0.75u Taq DNA polymerase (5 unit/μl, PE Biosystem Co.), 그리고 dH2O를 넣어 final volume 25 μl를 맞춘 후 잘 섞은 다음 반응을 시행하였다.
또한, 기존의 Kim 등[5] 연구에 따르면, 각 SNP보다 검출된 염기 서열 변이의 조합으로 생성되는 일배체형이 맛물질에 대한 민감도차이를 결정한다는 사실이 잘 알려진 바, 본 연구에서는 암호화 부위에서 발견된 SNP들에 대한 일배체형을 구축하였다. Table 2에 나타난 바와 같이, 총 20 종류의 서로 다른 일배체형이 존재하였으며 이 중 세 종류의 일배체형이 전체의 약 70%를 차지하였다.
본 연구는 만20세 이상의 성인남녀 98명을 대상으로 본인의 동의 하에 말초혈액에서 10 ml의 정맥혈을 채혈하여 Qiagen FlexiGene DNA kit를 이용하여 genomic DNA를 추출하였다. 각 DNA의 양은 분광계(spectrometer)로 측정하여 25 ng/μl로 균일하게 희석시켜, agarose gel 전기영동기를 이용하여 DNA의 질을 알아보았다.
0)로 분석하였다. 유전자 변이 분석은 LASERGENE-SeqMan 및 PHRED/PHRAP/CONSED software suite를 이용하여 알아내었다. 각 유전자에 대한 일배체형(haplotype)은 동형접합체(homozygotes)나 PHASE 2.
한국인 집단에서 TAS1R2 유전자에 존재하는 SNP을 알아내기 위하여 6개의 암호화 부위 및 5’과 3’비암호화전사부위에 대한 프라이머를 작성, PCR로 증폭하여 염기서열결정방법으로 분석하였다.
데이터처리
유전자 변이 분석은 LASERGENE-SeqMan 및 PHRED/PHRAP/CONSED software suite를 이용하여 알아내었다. 각 유전자에 대한 일배체형(haplotype)은 동형접합체(homozygotes)나 PHASE 2.0.2프로그램을 이용하여 추론하였다.
성능/효과
또한, 기존의 Kim 등[5] 연구에 따르면, 각 SNP보다 검출된 염기 서열 변이의 조합으로 생성되는 일배체형이 맛물질에 대한 민감도차이를 결정한다는 사실이 잘 알려진 바, 본 연구에서는 암호화 부위에서 발견된 SNP들에 대한 일배체형을 구축하였다. Table 2에 나타난 바와 같이, 총 20 종류의 서로 다른 일배체형이 존재하였으며 이 중 세 종류의 일배체형이 전체의 약 70%를 차지하였다. 한국인 집단에서 공통적으로 존재하는 일배체형의 차이는 첫 번째 존재하는 p.
또한, 검출된 SNP들 중 231번째와 950번째 염기가 치환된 2개의 SNP은 본 연구에서 처음으로 관찰된 새로운 SNP들로써, 한국인집단에서 특이적으로 발견되는 변이일 가능성이 높다고 할 수 있다. 그리고, 암호화 부위에서 발견된 SNP들 중 약 70%가 아미노산의 변화를 초래하는(nonsynonymous) 유전자변이로 확인되었다. 이는 한국인 집단에서의 TAS1R2 유전자 내에 존재하는 아미노산치환변이의 비율이 상대적으로 다른 유전자들보다 높다는 Kim 등[3]의 연구와 일치된다고 할 수 있다.
이 중 9 종류의 SNP은 암호화 부위에서 발견되었으며 2 종류의 SNP은 프로모터 부위에 존재하였다. 또한, 검출된 SNP들 중 231번째와 950번째 염기가 치환된 2개의 SNP은 본 연구에서 처음으로 관찰된 새로운 SNP들로써, 한국인집단에서 특이적으로 발견되는 변이일 가능성이 높다고 할 수 있다. 그리고, 암호화 부위에서 발견된 SNP들 중 약 70%가 아미노산의 변화를 초래하는(nonsynonymous) 유전자변이로 확인되었다.
이는 한국인 집단에서의 TAS1R2 유전자 내에 존재하는 아미노산치환변이의 비율이 상대적으로 다른 유전자들보다 높다는 Kim 등[3]의 연구와 일치된다고 할 수 있다. 특히 본 연구에서 발견된 대부분의 아미노산치환변이가 맛물질과의 결합부위에 해당되는 N-말단부위에서 존재한다는 사실은 이들 아미노산치환이 맛물질과의 결합력에 영향을 미칠 가능성이 높은 기능적인 SNP일 수 있다는 점을 시사해준다고 할 수 있다.
후속연구
최근 서구화된 식생활, 그로 인한 비만, 당뇨 등과 같은 질환이 현대사회에서 높은 빈도로 발생하고 있으며 이에 대한 예방에 대한 관심이 급격히 증가하고 있다. 특히, 개인의 유전자형에 따른 대사차이를 연구하는 영양유전학분야가 새로운 학문으로 각광받기 시작하고 있는 이 시점에서 단맛을 결정하는데 중요한 역할을 담당하는 TAS1R2 유전자에 대한 한국인의 유전적 요인에 대한 본 연구는 앞으로 유전자형에 다른 개인간의 단맛 민감도 차이에 과연 유전자형이 얼마나 관여하는지 여부를 알아보는데 중요한 기초자료로 유용될 수 있다고 생각되며 추후 단맛물질에 대한 관능 검사 시 주요지표로 이용될 수 있으리라 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미각이란 무엇인가?
미각은 음식을 섭취할 것인가 거부할 것인가에 대한 결정에 중요한 감각 정보를 제공함으로써 우리 몸 내부 환경으로 통하는 관문의 역할을 하며, 여러 가지 맛의 특성들과 그것에 의해 유발된 행동들은 에너지를 공급하고 적당한 전해질 및 산도를 유지시키고 독소를 회피하도록 도와주어 생물체의 생존을 위한 필수적인 역할을 담당하는 중요한 감각이다. 인간은 단맛, 쓴맛, 짠맛, 신맛, 그리고 감칠맛을 느낄 수 있는데, 이 중에서 단맛(sweet taste)은 인체의 열량을 제공하며 식욕을 좌우하는 매우 중요한 요인이다.
혀에서 단맛을 담당하는 수용체는?
이러한 관점에서 볼 때, 단맛을 담당하는 TAS1R2 및 TAS1R3 수용체에 존재하는 유전자변이가 단맛물질을 느끼는 인간의 민감도차이에 영향을 미칠 가능성이 있다고 할 수 있다[6-8]. 특히, 당류, 아스파탐(aspartame), 모넬린(monelin) 등 대부분의 단맛물질과의 결합에는 TAS1R2 유전자의 N-말단이 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있다[11].
인간이 느낄 수 있는 미각에는 어떤 것들이 있는가?
미각은 음식을 섭취할 것인가 거부할 것인가에 대한 결정에 중요한 감각 정보를 제공함으로써 우리 몸 내부 환경으로 통하는 관문의 역할을 하며, 여러 가지 맛의 특성들과 그것에 의해 유발된 행동들은 에너지를 공급하고 적당한 전해질 및 산도를 유지시키고 독소를 회피하도록 도와주어 생물체의 생존을 위한 필수적인 역할을 담당하는 중요한 감각이다. 인간은 단맛, 쓴맛, 짠맛, 신맛, 그리고 감칠맛을 느낄 수 있는데, 이 중에서 단맛(sweet taste)은 인체의 열량을 제공하며 식욕을 좌우하는 매우 중요한 요인이다. 최근 밝혀진 바에 따르면, 단맛을 인지하는 분자생물학적 메커니즘은 이들 분자들이 TAS1R2와 TAS1R3로 구성된 수용체에 결합하여 단백질의 구조가 바뀌면서 2차 전달물질이 생성된 뒤 일련의 과정을 거쳐 뉴런을 자극하는 것으로 알려져 있다[9-11].
참고문헌 (11)
Bufe, B., P. A. Breslin, C. Kuhn, D. R. Reed, C. D. Tharp, J. P. Slack, U. K. Kim, D. Drayna, and W. Meyerhof. 2005. The molecular basis of individual differences in phenyl-thiocarbamide and propylthiouracil bitterness perception. Curr. Biol. 15, 322-327.
Bufe, B., T. Hofmann, D. Krautwurst, J. D. Raguse, and W. Meyerhof. 2002. The human TAS2R16 receptor mediates bitter taste in response to beta-glucopyranosides. Nat. Genet. 32, 397-401.
Kim, U., S. Wooding, D. Ricci, L. B. Jorde, and D. Drayna. 2005. Worldwide haplotype diversity and coding sequence variation at human bitter taste receptor loci. Hum. Mutat. 26, 199-204.
Kim, U. K., E. Jorgenson, H. Coon, M. Leppert, N. Risch, and D. Drayna. 2003. Positional cloning of the human quantitative trait locus underlying taste sensitivity to phenylthiocarbamide. Science 299, 1221-1225.
Kitagawa, M., Y. Kusakabe, H. Miura, Y. Ninomiya, and A. Hino. 2001. Molecular genetic identification of a candidate receptor gene for sweet taste. Biochem. Biophys. Res. Commun. 283, 236-242.
Mennella, J. A., M. Y. Pepino, and D. R. Reed. 2005. Genetic and environmental determinants of bitter perception and sweet preferences. Pediatrics 115, e216-222.
Zhao, G. Q., Y. Zhang, M. A. Hoon, J. Chandrashekar, I. Erlenbach, N. J. Ryba, and C. S. Zuker. 2003. The receptors for mammalian sweet and umami taste. Cell 115, 255-266.
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