한우의 Fatty Acid Synthase (FASN)와 Acetyl CoA Carboxylase-α (ACACA) 유전자내의 단일염기변이가 한우집단내의 도체형질에 미치는 영향 Effect of the Fatty Acid Synthase and Acetyl CoA Carboxylase Genes on Carcass Quality in Commercial Hanwoo Population원문보기
본 연구는 지방산의 합성의 완성 및 지방세포의 성장 및 합성에 영향을 미치는 FASN과 ACACA 유전자내의 단일염기변이(SNP)들을 한우의 도체형질에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되었다. 한우 능력평가집단 425두와 농협 축산연구원에서 제공받은 632두를 대상으로 FASN 유전자내의 4개(g.11280A>G, g.16024A>G, g.16039T>C, g.17924A>G)의 단일염기변이들과 ACACA 유전자내의 1개(g.2274G>A) 단일염기변이들이 도체형질에 미치는 효과를 분석하였다. 한우능력평가집단에서 FASN g.17924A>G는 도체중과 등지방두께에 유의적인 연관성을 나타내었으며, ACACA g.2274G>A는 배장근 단면적에 유의적인 연관성을 나타내었다. 농협 축산연구원의 샘플에서도 FASN g.17924A>G는 도체중에서 ACACA g.2274G>A는 배장근 단면적에서 동일한 유의적인 연관성이 관찰되었다. 한우 능력평가집단과 농협 축산연구원 샘플을 통합하여 FASN 유전자 g.17924A>G 와 ACACA 유전자 g.2274G>A 변이를 분석한 결과에서는 FASN g.17924A>G는 도체중과 등지방두께에 유의적인 연관성이 나타났으며, ACACA g.2274G>A는 등지방두께에서 유의적인 연관성을 나타내었다. 또한 FASN g.17924A>G와 ACACA g.2274G>A 의 유전자형조합에 따른 분석에서 도체중과 근내지방도에서 상호작용효과가 추정되었으며, 도체중과 근내지방도에 유의적인 상가적 효과를 나타내었다. FASN g.17924G>A의 GG 유전자형과 ACACA g.2274A>G의 GG 유전자형의 조합을 가진 개체는 다른 유전자형 조합을 가진 개체보다 높은 도체중과 근내지방도를 발현하는 개체인 것으로 관찰되었다(P<0.05). 본 연구의 결과는 두 유전자내의 단일염기변이들을 육량과 육질이 우수한 송아지 생산에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 지방산의 합성의 완성 및 지방세포의 성장 및 합성에 영향을 미치는 FASN과 ACACA 유전자내의 단일염기변이(SNP)들을 한우의 도체형질에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되었다. 한우 능력평가집단 425두와 농협 축산연구원에서 제공받은 632두를 대상으로 FASN 유전자내의 4개(g.11280A>G, g.16024A>G, g.16039T>C, g.17924A>G)의 단일염기변이들과 ACACA 유전자내의 1개(g.2274G>A) 단일염기변이들이 도체형질에 미치는 효과를 분석하였다. 한우능력평가집단에서 FASN g.17924A>G는 도체중과 등지방두께에 유의적인 연관성을 나타내었으며, ACACA g.2274G>A는 배장근 단면적에 유의적인 연관성을 나타내었다. 농협 축산연구원의 샘플에서도 FASN g.17924A>G는 도체중에서 ACACA g.2274G>A는 배장근 단면적에서 동일한 유의적인 연관성이 관찰되었다. 한우 능력평가집단과 농협 축산연구원 샘플을 통합하여 FASN 유전자 g.17924A>G 와 ACACA 유전자 g.2274G>A 변이를 분석한 결과에서는 FASN g.17924A>G는 도체중과 등지방두께에 유의적인 연관성이 나타났으며, ACACA g.2274G>A는 등지방두께에서 유의적인 연관성을 나타내었다. 또한 FASN g.17924A>G와 ACACA g.2274G>A 의 유전자형조합에 따른 분석에서 도체중과 근내지방도에서 상호작용효과가 추정되었으며, 도체중과 근내지방도에 유의적인 상가적 효과를 나타내었다. FASN g.17924G>A의 GG 유전자형과 ACACA g.2274A>G의 GG 유전자형의 조합을 가진 개체는 다른 유전자형 조합을 가진 개체보다 높은 도체중과 근내지방도를 발현하는 개체인 것으로 관찰되었다(P<0.05). 본 연구의 결과는 두 유전자내의 단일염기변이들을 육량과 육질이 우수한 송아지 생산에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
This study was conducted to investigate the combined effect of fatty acid synthase (FASN) and Acetyl CoA Carboxylase-${\alpha}$ (ACACA) genes on carcass traits of Korean cattle (Hanwoo). A total of 1,057 commercial Hanwoo cattle provided by the NongHyup Livestock Research Center (NLRC) an...
This study was conducted to investigate the combined effect of fatty acid synthase (FASN) and Acetyl CoA Carboxylase-${\alpha}$ (ACACA) genes on carcass traits of Korean cattle (Hanwoo). A total of 1,057 commercial Hanwoo cattle provided by the NongHyup Livestock Research Center (NLRC) and Hanwoo Performance Competition (HPC) were used to analyze the effect of four single nucleotide polymorphisms (SNPs) within FASN (g.11280A>G, g.16024A>G, g.16039T>C, and g.17924A>G) and one SNP within ACACA (g.2274G>A) genes. In addition, the effect of genotypic combinations between FASN (g.17924A>G) and ACACA (g.2274G>A) SNPs has been studied with carcass traits. Significant associations were identified between g.17924A>G of FASN and carcass weight and back fat, and between the ACACA gene SNP g.2274G>A and longissimus muscle area with HPC samples. It was also found that both effects of FASN g.17924A>G and ACACA g.2274G>A polymorphisms were consistent in NLRC samples. Combined analyses of both NLRC and HPC samples also revealed the significant associations between the FASN g.17924A>G and carcass weight and back fat and between the ACACA g.2274G>A and back fat, respectively. The effect of the genotypic combination of g.17924A>G within FASN and g.2274G>A within ACACA genes showed that the combination of both GG genotypes of FASN and ACACA SNPs causes higher carcass weight and marbling score. The results of this study indicate that the two SNP markers within the FASN and ACACA genes can be utilized to select superior Hanwoo cows and calves in commercial Hanwoo farms.
This study was conducted to investigate the combined effect of fatty acid synthase (FASN) and Acetyl CoA Carboxylase-${\alpha}$ (ACACA) genes on carcass traits of Korean cattle (Hanwoo). A total of 1,057 commercial Hanwoo cattle provided by the NongHyup Livestock Research Center (NLRC) and Hanwoo Performance Competition (HPC) were used to analyze the effect of four single nucleotide polymorphisms (SNPs) within FASN (g.11280A>G, g.16024A>G, g.16039T>C, and g.17924A>G) and one SNP within ACACA (g.2274G>A) genes. In addition, the effect of genotypic combinations between FASN (g.17924A>G) and ACACA (g.2274G>A) SNPs has been studied with carcass traits. Significant associations were identified between g.17924A>G of FASN and carcass weight and back fat, and between the ACACA gene SNP g.2274G>A and longissimus muscle area with HPC samples. It was also found that both effects of FASN g.17924A>G and ACACA g.2274G>A polymorphisms were consistent in NLRC samples. Combined analyses of both NLRC and HPC samples also revealed the significant associations between the FASN g.17924A>G and carcass weight and back fat and between the ACACA g.2274G>A and back fat, respectively. The effect of the genotypic combination of g.17924A>G within FASN and g.2274G>A within ACACA genes showed that the combination of both GG genotypes of FASN and ACACA SNPs causes higher carcass weight and marbling score. The results of this study indicate that the two SNP markers within the FASN and ACACA genes can be utilized to select superior Hanwoo cows and calves in commercial Hanwoo farms.
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문제 정의
ACACA 단일염기변이(g.2274G>A)의 유전자형 효과가 본 연구에 사용된 한우집단의 다양한 사양환경과 집단표본의 크기, 다른유전자와의 상호작용 등의 복합적인 요인에 의해 통계적인 유의성이 다르게 나타난 것으로 사료되어, 같은 염색체 내의 FASN 유전자와의 상호작용 효과에 대해서 추가적인 연구를 수행하였다.
따라서 본 연구는 한우 19번 염색체 상에 존재하는 FASN과 ACACA 유전자들 내의 단일염기변이들의 상호작용이 한우상업집단의 육질향상과 육량증대에 동시에 영향을 줄 수 있는 유전인자인지를 평가하기 위해서 수행하였다.
본 연구는 지방산의 합성의 완성 및 지방세포의 성장 및 합성에 영향을 미치는 FASN과 ACACA 유전자내의 단일염기변이(SNP)들을 한우의 도체형질에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되었다. 한우 능력평가집단 425두와 농협 축산연구원에서 제공받은 632두를 대상으로 FASN 유전자내의 4개(g.
제안 방법
2274G>A 단일염기변이들을 포함하는 영역의 증폭을 위해 Oligo 6 (Molecular Biology Insights, Cascade, CO, USA) 프로그램을 이용하여 네 개의 Primer 세트를 제작하였다(Table 2). DNA 증폭을 위해 사용한 PCR 기계는 PTC-200 thermocycler (MJ Research, Watertown MA, USA) 이용하였으며, DNA 중학효소는 hTaq polymerase (Enzynomics, Korea)를 사용하였다. PCR 반응조건은 주형 DNA 25 ng primer 0.
FASN (g.17924A>G)과 ACACA (g.2274A>G) 단일염기변이간의 상호작용 효과 및 유전자형 효과를 추정하기 위해 SAS 9.1 Package/PC를 이용하여 일반선형모형(GLM) 분석을 하였으며, 유전자형의 효과는 두 SNP 조합 유전자형(g.17924A>G + g.2274A>G) 효과를 추정하기 위해 최소유의차 검정으로 평균간 차이에 대한 유의성을 조사하였다.
FASN 유전자 g.11280G>A 변이에 대한 유전자형 분석은 증폭한 PCR 산물에서 G 변이를 인식하는 제한효소 TaqⅠ을 처리하여 수행하였다.
G>A의 단일염기변이 분석은 Idoho technology의 Light Scanner의 HRM 시스템을 이용하여 한우 시료 1060 두에서 유전자형 결정을 수행하였다.
HRM 시스템을 이용할 목적으로 제작된 Primer쌍은 Table 2에 나타냈다. PCR 반응조건은 DNA 50ng, Primer 0.1 uM, 2XSensiMix HRMTM 10 ul, 그리고 LCGreen 0.5 ul를 넣어 최종 반응액 20ul을 이용하였다. 반응조건은 최초 95℃에서 15분간 예비가열 한 후 95℃에서 30초 동안 변성시키고, annealing 온도에서 30초 그리고 72℃에서 40초합성(extension)시키는 총 40회 반복증폭하고 72℃에서 5분 마지막 합성단계(final extension)를 수행하였고 HRM 시스템을 이용하여 유전자형 결정을 하였다.
2274G>A 변이는 G 염기를 인식하는 제한효소 AciⅠ을 처리하여 수행하였다. 각각의 변이들에 대한 유전자형 판정은 제한효소 2 unit를 넣어 각각의 최적반응 조건에서 6시간 이상 반응을 통해 절단된 단편들을 2.5% MetaPhor agarose gel (LONZA, USA)에서 90mV 전압으로 40분간의 전기영동을 수행한 후 실시하였다.
경제형질 측정치에 대한 FASN (g.11280G>A, g.16024A>G, g.16039T>C, g.17924G>A), ACACA (g.2274G>A) 변이들의 유전자형 효과를 추정하기 위해 SAS 9.1 Package/PC를 이용하였으며 최소유의차 검정으로 유전자형의 형질연관성을 조사하였다.
그리고 ACACA 유전자 g.2274G>A 변이는 G 염기를 인식하는 제한효소 AciⅠ을 처리하여 수행하였다.
또한 g.16024A>G 변이에 대한 유전자형분석은 A 염기를 인식하는 HhaⅠ을 처리하여 수행하였으며, g.16039T>C 변이에 대한 유전자형 분석은 T 염기를 인식하는 NciⅠ 처리하여 수행하였다(Table 2).
5 ul를 넣어 최종 반응액 20ul을 이용하였다. 반응조건은 최초 95℃에서 15분간 예비가열 한 후 95℃에서 30초 동안 변성시키고, annealing 온도에서 30초 그리고 72℃에서 40초합성(extension)시키는 총 40회 반복증폭하고 72℃에서 5분 마지막 합성단계(final extension)를 수행하였고 HRM 시스템을 이용하여 유전자형 결정을 하였다.
소 FASN (GenBank accession number AF285607)의 g.11280G>A(Exon21-Silent), g.16024A>G(Thr1950Ala), g.16039T>C(Trp 1955Arg) g.17924G>A (Thr2158Ala)와 ACACA (GenBank accession number AJ276233)의 g.2274G>A 단일염기변이들을 포함하는 영역의 증폭을 위해 Oligo 6 (Molecular Biology Insights, Cascade, CO, USA) 프로그램을 이용하여 네 개의 Primer 세트를 제작하였다(Table 2).
시료채취는 냉도체 판정 후 채취된 등심조직에서 QIAprep® Spin Miniprep Kit (QIAGEN, USA)를 이용하여 DNA를 추출하였으며, 조사된 형질은 농림부 고시(MIFAFF. Guideline for Livestock product grading system, 2004-66)의 측정방법을 이용하여 한우 등급판정결과의 도체형질인 도체중, 등지방두께, 배장근 단면적와 근내지방도의 기초통계랑 항목에 대하여 나타내었다(Table 1).
한우 능력평가집단 425두와 농협 축산연구원에서 제공받은 632두를 대상으로 FASN 유전자내의 4개(g.11280A>G, g.16024A>G, g.16039T>C, g.17924A>G)의 단일염기변이들과 ACACA 유전자내의 1개(g.2274G>A) 단일염기변이들이 도체형질에 미치는 효과를 분석하였다.
대상 데이터
FASN g.17924G>A와 ACACA g.2274A>G의 유전자들의 단일염기변이들의 조합이 도체형질에 영향을 미치는 지를 알아보기 위해 한우종축개량협회에서 제공받은 한우능력평가 집단과 농협축산 연구원에서 제공받은 집단을 통합하여 총 1,060두를 이용하여 분석을 수행하였다.
본 연구는 한국종축개량협회의 주관으로 실시하는 전국한우능력 평가대회에서 도축된 425두(11~13회)와 농협중앙회 축산연구원의 한우인증사업에서 제공받은 632두의 한우 DNA 샘플(2008년도 1월부터 2009년 1월 사이에 출하) 등, 총 1057두의 상용한우 DNA와 도축정보를 이용하였다.
FASN g.17924G>A의 GG 유전자형과 ACACA g.2274A>G의 GG 유전자형의 조합을 가진 개체는 다른 유전자형 조합을 가진 개체보다 높은 도체중과 근내지방도를 발현하는 개체인 것으로 관찰되었다(P<0.05).
2274A>G의 단일염기변이들의 유전자형 조합의 빈도는 Table 4에 나타냈다. FASN 유전자의 AA 유전자형과 ACACA 유전자의 AA 유전자형의 조합을 가진 개체의 빈도가 가장 낮은 0.001로 나타났으며, 또한 FASN 유전자의 GG 유전자형과 ACACA 유전자의 GG 유전자형의 조합인 개체가 가장 많은 0.373의 빈도를 나타내었다.
또한 FASN g.17924A>G와 ACACA g.2274G>A 의 유전자형조합에 따른 분석에서 도체중과 근내지방도에서 상호작용효과가 추정되었으며, 도체중과 근내지방도에 유의적인 상가적 효과를 나타내었다.
또한 농협축산연구원에서 제공받은 한우집단 632두에서도 FASN 유전자 내의 g.11280G>A, g.16024A>G 그리고 g.16039T>C 단일염기변이들 역시 도체형질과의 연관성분석 결과에서 유의적인 효과가 없는 것으로 나타났지만(data not shown), FASN g.17924G>A 단일염기변이에서 도체중(P<0.05)에 유의적인 연관성이 있는 것으로 나타났다.
05)에 유의적인 연관성이 있는 것으로 나타났다. 또한 농협축산연구원의 한우인증집단에서도 통계적인 유의성은 없지만 등지방두께에 동일한 유전자형 효과가 나타났다(Table 5).
본 연구결과는 Kim 등(2010)의 24개월령인 한우 후대검정우 집단에서 나타난 FASN g.17924G>A 단일염기변이가 도체중과 등지방두께에 미치는 영향이 다양한 사양관리 아래의 30개월령 한우집단에서도 지속되는 것으로써 FASN 유전자가 육질 뿐만 아니라 육량을 개선하는데 매우 중요한 유전자 마커임을 증명하는 것으로 사료된다.
종축개량협회에서 제공받은 한우능력평가 집단 (n=425)에서 FASN 유전자 내의 g.11280G>A, g.16024A>G 그리고 g.16039T>C 단일염기변이들은 도체형질과의 연관성분석 결과에서 유의적인 효과가 없는 것으로 나타났다(data not shown).
종축개량협회에서 제공받은 한우집단(n=425)과 농협축산연구원에서 제공받은 한우집단(n=632)을 통합하여 FASN g.17924A>G 단일염기변이와 도체형질간의 연관성 분석을 추가적으로 실시하였는데, 그 결과 동일하게 도체중에서 유의적인 효과가 나타났으며 역시 GG 형을 가진 개체가 높게 관찰되었다(P<0.05).
통합된 한우집단에서의 FASN 유전자의 g.17924G>A와 ACACA 유전자의 g.2274A>G 단일염기변이들 가운데, FASN 유전자의 GG 유전자형과 ACACA 유전자의 GG 유전자형 조합을 가진 개체에서 가장 높은 도체중(P<0.05)과 근내지방도(P<0.05)를 발현하였다(Fig. 1).
하지만 FASN g.17924G>A 단일염기변이는 도체중(P<0.05), 등지방두께(P<0.05)에 유의적인 연관성이 있는 것으로 나타났는데 GG 유전자형을 가진 개체는 도체중이 무겁고 등지방두께가 얇은 것으로 나타났다.
하지만 한우능력평가 한우집단과 농협축산연구원 한우집단을 통합하여 분석하였을 때에는 g.2274G>A 단일염기변이와 배장근 단면적에서는 유의성이 나타나지 않았으나 등지방두께에서 유의적인 연관성이 관찰되었다(P<0.05).
한우 능력평가집단과 농협 축산연구원 샘플을 통합하여 FASN 유전자 g.17924A>G 와 ACACA 유전자 g.2274G>A 변이를 분석한 결과에서는 FASN g.17924A>G는 도체중과 등지방두께에 유의적인 연관성이 나타났으며, ACACA g.2274G>A는 등지방두께에서 유의적인 연관성을 나타내었다.
후속연구
16024A>G와 g.16039T>C 단일염기변이가 일본화우집단에서 근내지방의 지방산 조성에 유의적인 영향을 보고하였는데, 본 한우집단에서는 지방산 조성에 관한 형질이 수집되지 않아서, 한우 근내지방의 지방산 조성에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
Graugnard 등(2009)은 소의 지방조직 합성과 에너지 대사에 관여하는 유전자 발현네트워크에 대한 연구를 앵거스와 앵거스× 시멘탈 집단의 근육조직에서 수행하였는데, FASN과 ACACA 유전자의 발현양에서 차이가 나타나는 것을 보고하였다. Taniguchi 등(2004)와 Matsuhashi 등 (2011)은 FASN과 SCD 유전자 내의 변이가 일본화우 상업집단에서 근육내 지방산 조성에 영향을 미치는 유용한 마커로 보고하였는데, 한우집단에서 통합적인 다중유전자효과에 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
05). 본 연구의 결과는 두 유전자내의 단일염기변이들을 육량과 육질이 우수한 송아지 생산에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구의 결과에서는 지방산 합성과정에서 필수적인 효소인 FASN과 ACACA 단백질 유전자내의 단일염기변이들이 한우상업집단의 근내지방도와 도체중에 상가적인 영향을 주는 것을 밝혀낸 것으로, 우수한 육량과 육질의 한우소고기 생산을 위해서 FASN과 ACACA 유전자를 우량 종모우 및 암소의 선발에 활용이 가능할 것으로 판단한다.
, 2010), 최근 소비자들이 우수한 품질의 소고기를 선호하고 있어 고품질의 한우소고기의 생산을 위한 사양관리와 개량방법에 관한 많은 연구가 이루어 지고 있다. 특히 고급 한우 소고기 생산을 목적으로 한우를 개량하기 위해서는 유전적으로 우수한 한우종축을 정확히 선발하기 위한 보조적 수단으로 한우개체의 DNA 정보를 활용하는 연구가 수행되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고품질의 한우소고기의 생산을 위한 사양관리와 개량방법에 관한 연구가 이뤄지게 된 배경은 무엇인가?
한우개량협의회가 1967년 설립되면서 역우에서 육우로 한우의 개량이 시작되었으며(Roh et al., 2010), 최근 소비자들이 우수한 품질의 소고기를 선호하고 있어 고품질의 한우소고기의 생산을 위한 사양관리와 개량방법에 관한 많은 연구가 이루어 지고 있다. 특히 고급 한우 소고기 생산을 목적으로 한우를 개량하기 위해서는 유전적으로 우수한 한우종축을 정확히 선발하기 위한 보조적 수단으로 한우개체의 DNA 정보를 활용하는 연구가 수행되어야 할 것이다.
고급 한우 소고기 생산을 목적으로 한우를 개량하기 위해 수행되어야 할 것은?
, 2010), 최근 소비자들이 우수한 품질의 소고기를 선호하고 있어 고품질의 한우소고기의 생산을 위한 사양관리와 개량방법에 관한 많은 연구가 이루어 지고 있다. 특히 고급 한우 소고기 생산을 목적으로 한우를 개량하기 위해서는 유전적으로 우수한 한우종축을 정확히 선발하기 위한 보조적 수단으로 한우개체의 DNA 정보를 활용하는 연구가 수행되어야 할 것이다.
소고기의 육질 및 지방산 조성 형질과 관련된 유전자는 무엇이 있는가?
소의 육질 및 지방산 조성 형질과 관련된 유전자들을 살펴보면 Fatty Acid Synthase (FASN)와 Acetyl CoA Carboxylase-α(ACACA) 등이 있으며, 이들은 소 염색체 19번에 위치해 있다(Roh et al., 2005).
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