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소, 돼지, 가금육류의 신속한 동정을 위한 TaqManⓇ probe를 이용한 real-time PCR 개발
Development of TaqManⓇ probe-based real-time PCR for rapid identification of beef, pork and poultry meat 원문보기

韓國家畜衛生學會誌 = Korean journal of veterinary service, v.35 no.3, 2012년, pp.215 - 222  

고바라다 (광주시보건환경연구원 동물위생연구부) ,  김지연 (광주시보건환경연구원 동물위생연구부) ,  나호명 (광주시보건환경연구원 동물위생연구부) ,  박성도 (광주시보건환경연구원 동물위생연구부) ,  김용환 (광주시보건환경연구원 동물위생연구부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Species-specific $TaqMan^{(R)}$ probe-based real-time PCR assays were developed for detection of beef, pork, chicken, duck, goose and turkey. The primer and probe sets used in this study were designed to be complementary to fibroblast growth factor (FGF) for cattle and pig, mitochondrial ...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 11개 동물 종(소, 면양, 산양, 말, 돼지, 개, 고양이, 닭, 오리, 거위, 칠면조)을 대상으로 소, 돼지 그리고 4종 가금류의 real-time PCR에 대한 특이도를 조사하였다. 소, 돼지, 닭, 오리, 거위 그리고 칠면조에 대한 축종별 특이적인 real-time PCR에서 다른 동물 종과 교차반응없이 해당 동물 종에서만 유전자가 검출되었으며, 해당 동물 종의 cycle threshold (CT) 값은 각각 소 27.
  • 121℃에서 5분 동안 열처리된 소, 돼지 그리고 닭고기의 검출한계 실험을 위해서 이들 동물 종의 시료부터 추출된 DNA 농도는 100 ng/μl로 정량하였다.
  • Real-time PCR 반응액은 Premix Ex Taq (2×, Perfect Real time, Takara, Japan)과 ROX (50×, Takara, Japan), 11개 동물 종에 대한 특이성 검사를 위한 주형 DNA는 2 μl를 첨가하였고, 검출한계 실험을 위한 주형 DNA는 1 μl를 첨가하였고, 총 반응액은 20 μl로 하였다.
  • 또한, 동물원에서 사육 중인 말, 면양, 산양, 거위 그리고 칠면조의 혈액 각각 1점을 채취하였으며, 개와 고양이의 혈액은 동물병원의 진료 시에 채취한 혈액 각각 1건을 항응고제 처리하지 않고 채취하여 실험에 이용하였다. 가열된 소, 돼지 그리고 닭고기에서 유전자 검출 여부를 확인하기 위하여 10 g의 근육시료를 121℃에서 5분 동안 가열 처리하였다.
  • EU585672)의 정보를 기준으로 준비하였다. 거위와 칠면조의 특이적인 primer는 12S rRNA 부위를 기준으로 준비하였으며, GenBank accession number는 EU932689와 EF153719이며, 이들 probe는 2개 축종의 공통부위를 선정하여 설계하였다.
  • 따라서 이번 연구에서는 식육 및 열처리 식육에 사용된 동물 종을 특이적이고 신속하게 감별하기 위해서 표적 유전자로써 소와 돼지는 핵 내 유전자인 fibroblast growth factor (FGF), 가금류 중 닭과 오리는 mitochondrial DNA (mtDNA)의 NADH dehydrogenase (ND) subunit 3, ND2 그리고 거위와 칠면조는 12S rRNA 를 이용하였고 내재성 유전자(Internal positive control, IPC)가 포함된 TaqManⓇ probe을 이용한 real-time PCR법을 개발하였다.
  • 8)을 사용하였다. 소, 돼지, 닭, 오리 그리고 칠면조의 특이적인 primer와 probe는 Table 1과 같이 설계하였고, Bioneer (Korea)에 의뢰하여 합성하였다.
  • 소, 돼지, 닭, 오리, 거위 그리고 칠면조에 대한 real-time PCR의 검출한계를 조사하기 위해 원료육 또는 혈액에서 추출된 DNA를 10 ng/μl부터 0.01 pg/μl까지 10배 계단 희석하여 실험하였다.
  • 유전자 증폭기는 7500 FAST Real-time PCR system (Applied Biosystems, USA)을 사용하여 95℃에서 1분간 1회 pre-denaturation 실시한 후, 95℃에서 15초, 55℃에서 1분 주기를 40회 반복하였다. 증폭결과는 7500 software (Ver.

대상 데이터

  • IPC primer는 Koh 등(2011)이 제시하였던 IPC12S2514F와 IPC12S-2363R을 사용하였으며, probe는 소 등 11개 동물 종의 공통부위를 선정하여 직접 설계하였다. 그리고 거위 유전자 검출을 위한 primer도 Koh 등(2011)이 제시하였던 primer를 사용하였다.
  • 소, 돼지 그리고 가금류 감별을 위해 사용된 11개 동물 종은 소(Bos taurus), 면양(Ovis aries), 산양(Capra hircus), 말(Equus caballus), 개(Canis familiaris), 고양이(Felis catus), 돼지(Sus scrofa domestica), 닭(Gallus gallus), 오리(Anas platyrhynchos×Cairina muschata), 거위(Anser anser) 그리고 칠면조(Meleagris gallipavo)이다. 검사의 유효성을 확인하기 위해 도축장에서 소고기 37건, 돼지고기 30건, 닭고기 31건 그리고 오리고기 21건을 각각 채취하였다. 또한, 동물원에서 사육 중인 말, 면양, 산양, 거위 그리고 칠면조의 혈액 각각 1점을 채취하였으며, 개와 고양이의 혈액은 동물병원의 진료 시에 채취한 혈액 각각 1건을 항응고제 처리하지 않고 채취하여 실험에 이용하였다.
  • 다만, Goose-391Rc는 기존 primer (Goose-391R)에 의한 비특이 반응 제거를 위해서 3' 말단에 있는 adenine을 제거하고 이번 실험에 사용하였다.
  • 동물 종별 특이적인 primer와 probe는 소 FGF4 (GenBank accession no. AB633213), 돼지 FGF7 (GenBank accession no. AF052657), 닭 ND3 (GenBank accession no. X52392) 그리고 오리 ND2 (GenBank accession no. EU585672)의 정보를 기준으로 준비하였다. 거위와 칠면조의 특이적인 primer는 12S rRNA 부위를 기준으로 준비하였으며, GenBank accession number는 EU932689와 EF153719이며, 이들 probe는 2개 축종의 공통부위를 선정하여 설계하였다.
  • 검사의 유효성을 확인하기 위해 도축장에서 소고기 37건, 돼지고기 30건, 닭고기 31건 그리고 오리고기 21건을 각각 채취하였다. 또한, 동물원에서 사육 중인 말, 면양, 산양, 거위 그리고 칠면조의 혈액 각각 1점을 채취하였으며, 개와 고양이의 혈액은 동물병원의 진료 시에 채취한 혈액 각각 1건을 항응고제 처리하지 않고 채취하여 실험에 이용하였다. 가열된 소, 돼지 그리고 닭고기에서 유전자 검출 여부를 확인하기 위하여 10 g의 근육시료를 121℃에서 5분 동안 가열 처리하였다.
  • 소, 돼지 그리고 가금류 4종에 대한 FGF와 mtDNA의 염기서열은 NCBI GenBank에서 제공된 자료를 이용하였다. DNA 염기서열 정렬은 ClustalX 프로그램(Ver.
  • 소, 돼지 그리고 가금류 감별을 위해 사용된 11개 동물 종은 소(Bos taurus), 면양(Ovis aries), 산양(Capra hircus), 말(Equus caballus), 개(Canis familiaris), 고양이(Felis catus), 돼지(Sus scrofa domestica), 닭(Gallus gallus), 오리(Anas platyrhynchos×Cairina muschata), 거위(Anser anser) 그리고 칠면조(Meleagris gallipavo)이다.
  • 소 등 11개 동물 종의 원료육, 혈액 그리고 열처리육으로부터 DNA 추출은 Koh 등(2011)의 방법에 따라 실시하였다. 추출된 DNA는 NanoDropⓇ ND-1000 UV-Vis Spectrophotometer (NanoDrop Technologies, USA)를 이용하여 260:280 nm에서 정량하여 실험에 사용하였다.

데이터처리

  • 소, 돼지 그리고 가금류 4종에 대한 FGF와 mtDNA의 염기서열은 NCBI GenBank에서 제공된 자료를 이용하였다. DNA 염기서열 정렬은 ClustalX 프로그램(Ver. 1.8)을 사용하였다. 소, 돼지, 닭, 오리 그리고 칠면조의 특이적인 primer와 probe는 Table 1과 같이 설계하였고, Bioneer (Korea)에 의뢰하여 합성하였다.

이론/모형

  • IPC primer는 Koh 등(2011)이 제시하였던 IPC12S2514F와 IPC12S-2363R을 사용하였으며, probe는 소 등 11개 동물 종의 공통부위를 선정하여 직접 설계하였다. 그리고 거위 유전자 검출을 위한 primer도 Koh 등(2011)이 제시하였던 primer를 사용하였다. 다만, Goose-391Rc는 기존 primer (Goose-391R)에 의한 비특이 반응 제거를 위해서 3' 말단에 있는 adenine을 제거하고 이번 실험에 사용하였다.
  • 소 등 11개 동물 종의 원료육, 혈액 그리고 열처리육으로부터 DNA 추출은 Koh 등(2011)의 방법에 따라 실시하였다. 추출된 DNA는 NanoDropⓇ ND-1000 UV-Vis Spectrophotometer (NanoDrop Technologies, USA)를 이용하여 260:280 nm에서 정량하여 실험에 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
단백질이 가지는 특징은? 육류를 사용한 식품의 표시사항을 검증하기 위해서 주로 유전자를 검사하는 방법이 이화학적 방법 또는 액체크로마토그래피 검사보다 우수하다고 보고하고 있다(Ashoor와 Osman, 1988; Ballin, 2010). 단백질은 동물이 도축되고 난 후에는 생물학적 활성이 사라지고, 세포 분류에 따라 특성이 달라지며, 열과 압력 처리 과정을 거치는 동안 변성되기 때문에 가공된 시료에서 동물 종을 감별하기는 어려운 실정이다(MontielSosa 등, 2000).
육류를 사용한 식품의 표시사항 검증에 유효한 방법은? 육류를 사용한 식품의 표시사항을 검증하기 위해서 주로 유전자를 검사하는 방법이 이화학적 방법 또는 액체크로마토그래피 검사보다 우수하다고 보고하고 있다(Ashoor와 Osman, 1988; Ballin, 2010). 단백질은 동물이 도축되고 난 후에는 생물학적 활성이 사라지고, 세포 분류에 따라 특성이 달라지며, 열과 압력 처리 과정을 거치는 동안 변성되기 때문에 가공된 시료에서 동물 종을 감별하기는 어려운 실정이다(MontielSosa 등, 2000).
축산물 가공품의 표시사항에 식육 종류가 정확하게 표기되어야 하는 이유는? 축산물 가공품의 표시사항에 표기된 식육의 종류는 정확하여야 한다. 이는 축산물의 안전성 측면에서 중요하며 알레르기 유발 물질 중 난류(달걀)와 돼지고기는 표시사항에 반드시 표시하도록 하고 있다. 이와 같은 사항은 육류를 가려먹어야 하는 소비자에게는 상당히 중요한 정보이다(Ballin, 2010; Koh 등, 2011).
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참고문헌 (20)

  1. Ashoor SH, Osman MA. 1988. Liquid chromatographic quantitation of chicken and turkey in unheated chicken-turkey mixtures. J Assoc Off Anal Chem 71: 403-405. 

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  9. Kesmen Z, Yetim AE, Sahin F, Yetim H. 2012. Detection of chicken and turkey meat in met mixtures by using real-time PCR assays. J Food Sci 77: C167-173. 

  10. Klein D. 2002. Quantification using real-time PCR technology: applications and limitations. Trends Mol Med 8: 257-260. 

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  12. Laube I, Zagon J, Spiegelberg A, Butschke A, Kroh LW, Broll H. 2007. Development and design of a 'ready-to-use' reaction plate for a PCR-based simultaneous detection of animal species used in foods. Food Sci Technol Int 42: 9-17. 

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  14. Lopez-Andreo M, Lugo L, Garrido-Pertierra A, Prieto MI, Puyet A. 2005. Identification and quantitation of species in complex DNA mixtures by real-time polymerase chain reaction. Anal Biochem 339: 73-82. 

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  16. Montiel-Sosa JF, Ruiz-Pesini E, Montoya J, Roncales P, Lopez-Perez MJ, Perez-Martos A. 2000. Direct and highly species-specific detection of pork meat and fat in meat products by PCR amplification of mitochondrial DNA. J Agric Food Chem 48: 2829-2832. 

  17. Park YC, Ahn CY, Jin SO, Lim JY, Kim KH, Lee JH, Cho TY, Lee HJ, Park KS, Yoon HS. 2012. Identification of raw materials in processed meat products by PCR using species-specific primer. J Fd Hyg Safety 27: 68-73. 

  18. Rastogi G, Dharne MS, Walujkar S, Kumar A, Patole MS, Shouche YS. 2007. Species identification and authentication of tissues of animal origin using mitochondrial and nuclear markers. Meat Science 76: 666-674. 

  19. Tanabe S, Hase M, Yano T, Sato M, Fujimura T, Akiyama H. 2007. A real-time quantitative PCR detection method for pork, chicken, beef, mutton, and horseflesh in foods. Biosci Biotechnol Biochem 71: 3131-3135. 

  20. Walker JA, Hughes DA, Anders BA, Shewale J, Sinha SK, Batzer MA. 2003. Quantitative intra-short interspersed element PCR for species-specific DNA identification. Anal Biochem 316: 259-269. 

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