본 연구는 현행 한우확인시험법에 이용되는 Microsatellite (MS)와 소의 유전형질 중 품종 판별에 주로 이용되는 Melanocortin Receptor 1 (MC1R) 유전자상의 Single Nucleotide Polymorphism (SNP)를 분석하여 설계한 Primer를 Multiplex PCR을 활용하여 소의 품종을 판별하였다. MC1R 유전자형은 $E^D$, $E^+$, e형의 3Type으로 나뉘며 $E^D/E^D$, $E^D/E^+$, $E^D/e$, $E^+/E^+$, $E^+/e$, e/e의 6가지 유전자형을 가진다. $E^D$유전자형은 외래종이 지닌 유전자형으로 $E^D/E^D$, $E^D/E^+$, $E^D/e$이 이에 속하며, e유전자형은 한우가 지닌 유전자형으로 e/e의 유전자형을 가진다. 흑한우의 경우 $E^D$, $E^+$, e의 모든 유전자형을 가지고 있으나 이는 교잡에 의해 나타난 것으로 보이며 $E^+$유전자형이 흑한우 고유의 유전자형으로 추정되어 본 연구에서는 이에 따라 $E^+/E^+$, $E^+/e$의 유전자형을 흑한우로 분류하였다. 그러나 $E^D$, $E^+$의 경우 단순 PCR기법만으로는 그 판별에 어려움이 있어, MS Maker를 활용한 다형성 분석을 통해 흑한우와 수입우를 판별할 수 있는 새로운 Primer를 설계하였으며, 이를 통해 소의 품종을 판별하였다.
본 연구는 현행 한우확인시험법에 이용되는 Microsatellite (MS)와 소의 유전형질 중 품종 판별에 주로 이용되는 Melanocortin Receptor 1 (MC1R) 유전자상의 Single Nucleotide Polymorphism (SNP)를 분석하여 설계한 Primer를 Multiplex PCR을 활용하여 소의 품종을 판별하였다. MC1R 유전자형은 $E^D$, $E^+$, e형의 3Type으로 나뉘며 $E^D/E^D$, $E^D/E^+$, $E^D/e$, $E^+/E^+$, $E^+/e$, e/e의 6가지 유전자형을 가진다. $E^D$유전자형은 외래종이 지닌 유전자형으로 $E^D/E^D$, $E^D/E^+$, $E^D/e$이 이에 속하며, e유전자형은 한우가 지닌 유전자형으로 e/e의 유전자형을 가진다. 흑한우의 경우 $E^D$, $E^+$, e의 모든 유전자형을 가지고 있으나 이는 교잡에 의해 나타난 것으로 보이며 $E^+$유전자형이 흑한우 고유의 유전자형으로 추정되어 본 연구에서는 이에 따라 $E^+/E^+$, $E^+/e$의 유전자형을 흑한우로 분류하였다. 그러나 $E^D$, $E^+$의 경우 단순 PCR기법만으로는 그 판별에 어려움이 있어, MS Maker를 활용한 다형성 분석을 통해 흑한우와 수입우를 판별할 수 있는 새로운 Primer를 설계하였으며, 이를 통해 소의 품종을 판별하였다.
For the identification of the Jeju black cattle, Hanwoo and imported beef, we performed a multiplex polymerase chain reaction (PCR) associated with microsatellite (MS) and melanocortin 1 receptor (MC1R) gene. The MC1R gene plays an important role in regulation of the melanin synthesis within mammali...
For the identification of the Jeju black cattle, Hanwoo and imported beef, we performed a multiplex polymerase chain reaction (PCR) associated with microsatellite (MS) and melanocortin 1 receptor (MC1R) gene. The MC1R gene plays an important role in regulation of the melanin synthesis within mammalian melanocytes. MC1R encoded by extension (E) locus was almost fixed with recessive red e allele in the Hanwoo. We estimated that the specific genotypes ($E^+/E^+$, $E^+/e$) of MC1R gene were characteristic genotypes of Jeju black cattle. But the PCR products resulted from using the MC1R gene derived primers only are not sufficient to identify Jeju black cattle from other relatives. We performed two times of successive multiplex PCR to provide a more accurate result for the identification of Jeju black cattle. The results suggest that two types of successive multiplex PCR methods using MC1R gene and Microsatellite derived primer set will be more useful to identification of Jeju black cattle, Hanwoo and imported beef.
For the identification of the Jeju black cattle, Hanwoo and imported beef, we performed a multiplex polymerase chain reaction (PCR) associated with microsatellite (MS) and melanocortin 1 receptor (MC1R) gene. The MC1R gene plays an important role in regulation of the melanin synthesis within mammalian melanocytes. MC1R encoded by extension (E) locus was almost fixed with recessive red e allele in the Hanwoo. We estimated that the specific genotypes ($E^+/E^+$, $E^+/e$) of MC1R gene were characteristic genotypes of Jeju black cattle. But the PCR products resulted from using the MC1R gene derived primers only are not sufficient to identify Jeju black cattle from other relatives. We performed two times of successive multiplex PCR to provide a more accurate result for the identification of Jeju black cattle. The results suggest that two types of successive multiplex PCR methods using MC1R gene and Microsatellite derived primer set will be more useful to identification of Jeju black cattle, Hanwoo and imported beef.
본 연구는 육안으로 식별이 불가능한 도축된 고기에서의 DNA를 활용하여 각 쇠고기의 품종을 확인하는데 그 목적이 있다. 각 sample에서 채취한 genomic DNA는 기존에 밝혀진 MC1R 유전자 상의 ED, E+, e형의 유전형으로 비교적 뚜렷한 차이를 보이는 한우품종과 그 외 품종간의 분석이 가능한 Primer Set을 설계하였으며, MC1R상의 유전자에서 분석이 어려운 흑한우 품종은 MS Marker를 활용한 유전형분석을 통해 흑한우 품종과 수입우 품종간의 분석이 가능한 Primer Set을 설계하였다.
이에 우리나라의 재래 소 품종들과 외래 소 품종의 구분에 있어 높은 정확도와 중요한 유전자 표지인자로 이용되고 있는 MC1R gene의 ED, E+ allele를 명확하고 신속히 구분해 낼 수 있는 실험기법이 필요하여 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
PCR 반응을 위해 PCR Premix (NV Hot start Taq polymerase premix (2X), NAVI BioTech)를 사용하였으며, template DNA 1 μl, 10pmol의 forward, reverse primer 1 μl씩을 첨가 후 멸균증류수로 20 μl가 되게 조정하였다. Primer의 조성은 목적에 따라 달라지며 한우와 수입우(흑한우 포함)의 판별은 NV_CON, NV_HW의 primer가 사용되었고, 흑한우와 수입우 판별은 NV_CON, NV_JBC의 primer로 1차, NV_CON, NV_HW의 primer로 2차의 두단계로 PCR을 실시하여 판별하였다. 증폭은 T100TM Thermal Cycler (BIO-RAD, USA)를 사용하였으며, 수행은 1차 Primer로 조합된 Premix sample은 95℃에서 5분 후, 95℃ 30초, 63℃ 30초, 72℃ 45초를 35cycle을 수행한 뒤 72℃에서 5분간 반응 후 완료하였다.
본 연구는 육안으로 식별이 불가능한 도축된 고기에서의 DNA를 활용하여 각 쇠고기의 품종을 확인하는데 그 목적이 있다. 각 sample에서 채취한 genomic DNA는 기존에 밝혀진 MC1R 유전자 상의 ED, E+, e형의 유전형으로 비교적 뚜렷한 차이를 보이는 한우품종과 그 외 품종간의 분석이 가능한 Primer Set을 설계하였으며, MC1R상의 유전자에서 분석이 어려운 흑한우 품종은 MS Marker를 활용한 유전형분석을 통해 흑한우 품종과 수입우 품종간의 분석이 가능한 Primer Set을 설계하였다.
본 실험에는 6가지의 primer를 사용하였으며, 모든 PCR 반응의 Control이 되는 NV_CON primer set와 MC1R 유전자의 guanine 염기 결실시에 증폭되지 않는 NV_HW primer set, 그리고 수입우에서는 두군데의 유전자에 작용하여 398bp와 457bp의 band를 증폭하나 흑한우에서는 한군데의 유전자에 작용하여 398bp band만 증폭시키는 NV_JBC primer set으로 구성하였다.
한우와 흑한우, 수입우 판별을 위하여, MC1R 유전자의 유전자형 ED, E+, e형의 대립유전자를 이용하였다. e형의 경우 ED형, E+형과 유전자형 분석시 Guanine 염기 결실이 발생하여 비교적 쉽게 PCR기법으로 그 판별이 용의하나, ED형과 E+형의 유전자형의 경우 C → T로 치환된 단일 SNP구성으로 PCR 기법만으로 그 판별에 어려움이 있다(Table 2.
대상 데이터
본 연구에서 사용된 제주흑한우(117두)와 한우(1210두)는 농협중앙회 축산연구원에서 보관중인 genomic DNA를 제공 받거나, 모근을 제공받아 genomic DNA를 분리하였다. 그리고 수입우 sample은 시중에 유통되고 있는 수입육우 및 육우 중 미국산 20두, 호주산 20두, 호주산 흑우 5두, 보리소 5두로부터 확보하였다.
본 연구에서 사용된 제주흑한우(117두)와 한우(1210두)는 농협중앙회 축산연구원에서 보관중인 genomic DNA를 제공 받거나, 모근을 제공받아 genomic DNA를 분리하였다. 그리고 수입우 sample은 시중에 유통되고 있는 수입육우 및 육우 중 미국산 20두, 호주산 20두, 호주산 흑우 5두, 보리소 5두로부터 확보하였다.
성능/효과
각 Priemr Set 판별비율은 한우와 수입우 판별율은 97%, 흑한우와 수입우 판별율은 83%에 이르렀으며, 한우와 흑한우의 판별율은 98%에 이르렀다. 각 판별율은 한우품종 200두, 흑한우품종 117두, 수입우 품종 50두의 genomic DNA를 활용하여 측정하였다.
각 판별율은 한우품종 200두, 흑한우품종 117두, 수입우 품종 50두의 genomic DNA를 활용하여 측정하였다. 결과적으로, 본 연구에서 개발한 Primer를 활용할 경우 기존의 한우 품종 판별 기술인 PCR-RFLP법이나[7, 8], 한우확인시험법으로 활용되고 있는 MS Maker를 이용한 분석법[6]에 비해 쉽고 빠르게 한우 품종과 수입우 품종의 판별이 가능하며, 새로운 한우 품종인 흑한우도 수입우와 판별이 가능하다. 또한 두 Primer Set을 모두 활용할 경우, 한우와 흑한우와의 판별도 가능하여 3가지 소 품종에 대한 분류가 가능할 것으로 판단된다.
후속연구
그러나 본 연구에서 개발된 Primer의 경우 흑한우와 수입 우간의 판별율이 흑한우와 한우간의 판별율에 비해 비교적 낮은 것을 확인할 수 있다. 이는 기존의 보고된 논문의[11] 내용에 따라 현재의 흑한우 품종 중 일부가 과거 Angus, Holstain 등 다른 흑색 품종으로부터 도입되었을 것으로 판단되며, 이에 따라 MC1R 유전자형 분석을 보조할 유전자형으로 agouti signaling protein (ASIP) 유전자형에 대한 연구가 이루어지고 있으나[2], 모색의 변화에는 핵심적인 역할을 하지 않는 것으로 밝혀져 대체할 새로운 유전자형의 탐색이 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
소의 모색이란 무엇인가?
소의 모색은 품종의 특징을 나타내는 중요한 형질 중 하나로 품종 식별을 위해 대표적인 형질로 이용된다[6, 11]. 우리나라의 재래 소 품종들 역시 모색을 중심으로 황색의 한우, 호반무늬를 나타내는 칡소, 흑모색의 흑우 등으로 구분[4]되며, 이러한 모색의 변이는 흑색과 흰색의 Holstein, 붉은색의 일본화우, 흑색의 Black Angus, 적갈색의 Hereford등의 외래종과 차이를 보인다.
흑한우의 특징은 무엇인가?
흑한우는 한우의 황모색과는 확연히 구분되는 흑모색을 보이나, 개체나 성장단계에 따라 농도의 차가 관찰되며, 불분명한 호피무늬 또는 갈흑색의 모색등이 관찰되기도 한다.
PCR-RFLP을 이용한 방법에서 우리나라에 있는 한우 생산이력추적제용 MS marker를 사용함으로써 발생하는 문제는 무엇인가?
반면 ED, E+ allele의 확인은 PCR-RFLP법을 이용하고 있으며 제한효소의 처리로 전기영동시 고농도의 gel을 활용해야하며 인지서열에서 불확실한 band들이 출현하는 단점이 있다[4, 6, 7, 9]. 또한, 현재 우리나라에서 적용되고 있는 한우 생산이력추적제용 MS marker는 여러 개의 유전자들을 동시에 다중 증폭(multiplex PCR)하여, 효소의 차등 증폭양상을 나타내어 data의 일부가 상대적으로 낮은 수준으로 검출되거나 관찰되지 않는 결과를 초래하기도 한다[2, 3, 4].
참고문헌 (11)
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