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Real-time PCR 분석법을 이용한 옥돔과 옥두어의 종 판별법 개발
Development and Validation of Real-time PCR to Determine Branchiostegus japonicus and B. albus Species Based on Mitochondrial DNA 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.27 no.11 = no.211, 2017년, pp.1331 - 1339  

정인영 (부경대학교 미생물학과) ,  서용배 (부경대학교 미생물학과) ,  양지영 (부경대학교 식품공학과) ,  김군도 (부경대학교 미생물학과)

초록
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미토콘드리아 게놈에 존재하는 시토크롬C 산화효소 서브유닛 I (cytochrome C oxidase subunit I, COI) 유전자의 DNA 염기서열을 기반으로 하는 종 판별은 수산물 자원의 지속적인 개발과 어류 다양성 보존을 위해 폭넓게 적용되고 있다. 본 연구에서는 한국에서 소비되는 옥돔과 가짜 옥돔으로 둔갑하는 옥두어의 종 판별을 위한 분석법을 개발하였다. 옥돔과 옥두어, 두 종의 종 판별과 검증을 위해 미토콘드리아 게놈의 DNA 염기서열 차이를 이용하여 real-time PCR법에 의해 분석하였다. 미토콘드리아 DNA 서열의 생물정복학적 분석에서 옥돔과 형태학적 옥돔 유사종인 옥두어, 두 종 사이에 COI 유전자 내에서 상당히 유사한 DNA 서열 부분과 일부 서열 변화 부분이 확인되었다. 명확하게 종 판별을 하기 위해 COI 유전자 내에서 일부 변화된 서열에서 종 특이적 프라이머를 디자인하였다. 10 개체의 옥돔과 옥두어에서 게놈 DNA을 추출하여 옥돔과 옥두어의 종 특이적 프라이머를 이용하여 real-time PCR 시스템에 의해 분석되었다. 이러한 real-time PCR 시스템을 이용한 genomic DNA 기반의 분자 기술은 동물 조직의 분류학적 분류를 위한 신뢰할 수 있는 방법을 제공한다. 옥돔판별을 위해, 옥돔 DNA에서 옥돔 종 특이적 프라이머를 이용한 Ct 평균값($21.85{\pm}3.599$)과 옥두어 DNA에서 옥돔 종 특이 프라아머를 이용한 Ct 평균값($33.49{\pm}1.183$) 차이를 나타내었다. 그리고 옥두어판별을 위해, 옥두어 DNA에서 옥두어 종 특이적 프라이머를 이용한 Ct 평균값($22.49{\pm}0.908$)과 옥돔 DNA에서 옥두어 종 특이 프라아머를 이용한 Ct 평균값($33.93{\pm}0.479$)을 통해 옥돔과 옥두어의 각 종 특이 프라이머의 효율성, 특이성 및 교차 반응성 측정은 통계적으로 유의한 차이를 보여 주었다. 제안된 방법은 10개의 상용 샘플로 검증이 되었다. 따라서, threshold cycle (Ct) value와 같은 real-time PCR 결과 분석에 의해 종 판별이 가능하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

DNA barcoding is the identification of a species based on the DNA sequence of a fragment of the cytochrome C oxidase subunit I (COI) gene in the mitochondrial genome. It is widely applied to assist with the sustainable development of fishery-product resources and the protection of fish biodiversity....

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 부정 식품 유통 근절을 위해 형태학적으로 판별이 어려운 옥돔(B. japonicus)과 그 형태학적 유사 어종인 옥두어(B. albus)에 대한 정확한 판별 기술을 확립하기 위해 국제생물바코드컨소시엄(Consortium for the Barcode of Life)에서 제안된 종 판별 바코드 영역인 미토콘드리아 DNA 염기서열의 cytochrome c oxidase I (COI) 유전자 영역에서 종 특이 프라이머를 설계, 2종에 대한 정확한 판별이 가능한 real-time PCR 반응 조건을 확립하고자 하였다.
  • 이에 본 연구에서도 기존의 종 판별 문제점을 극복하기 위한 방법으로 real-time PCR을 이용하여 옥돔과 옥두어의 종 판별을 위한 조건을 확립하였다. 옥돔과 옥두어 종 판별을 위한 real-time PCR system에 종 특이 프라이머 세트를 사용하여 Ct 값을 비교 분석하여 종 판별이 가능하며, real-time PCR 조건에서 반응 반복횟수를 30회 이내로 축소하면 종 판별에 검출/비검출의 판별법으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
시토크롬C 산화효소 서브유닛 I유전자(COI)는 세포 내 어디에 존재하고 있는가? 미토콘드리아 게놈에 존재하는 시토크롬C 산화효소 서브유닛 I (cytochrome C oxidase subunit I, COI) 유전자의 DNA 염기서열을 기반으로 하는 종 판별은 수산물 자원의 지속적인 개발과 어류 다양성 보존을 위해 폭넓게 적용되고 있다. 본 연구에서는 한국에서 소비되는 옥돔과 가짜 옥돔으로 둔갑하는 옥두어의 종 판별을 위한 분석법을 개발하였다.
옥돔과 형태학적 옥돔 유사종인 옥두어, 두 종간 유사DNA 서열 부분과 일부 서열 변화 부분이 나타나는 유전자는 무엇인가? 옥돔과 옥두어, 두 종의 종 판별과 검증을 위해 미토콘드리아 게놈의 DNA 염기서열 차이를 이용하여 real-time PCR법에 의해 분석하였다. 미토콘드리아 DNA 서열의 생물정복학적 분석에서 옥돔과 형태학적 옥돔 유사종인 옥두어, 두 종 사이에 COI 유전자 내에서 상당히 유사한 DNA 서열 부분과 일부 서열 변화 부분이 확인되었다. 명확하게 종 판별을 하기 위해 COI 유전자 내에서 일부 변화된 서열에서 종 특이적 프라이머를 디자인하였다.
종 구분을 위한 분석법 중 단백질을 이용한 종 판별법이 가진 단점은 무엇인가? 단백질을 이용한 종 판별법은 등전점 전기영동(isoelectric focusing, IEF), 모세관 전기영동(capillary electrophoresis,CE), 고속액체 크로마토그래피(High performance liquid chromatography, HPLC), 그리고 항체를 이용하는 면역분석법(immunoassay)을 이용한다[5, 12, 23, 27, 30]. 이처럼 단백질을 이용한 종 판별법은 열처리 및 건조 같은 물리·화학적 조성의 변화와 단백질 구조의 변화로 분석결과의 판독에 대한 신뢰성이 낮아져 가공식품에는 적합하지 못하고, 항체를 필요로하는 면역학적 방법은 유사한 단백질 사이의 교차 반응에 의해 영향을 받을 수 있다[16, 27]. 이와 대조적으로 핵산 기반의 분석법은 특이적이고 민감한 방법으로 열처리나 건조 같은가공과정을 거친 식품에도 적용이 가능하여 신뢰할 수 있는 종 구분을 위한 분석법이 될 수 있다[6-10, 13-15, 18, 19, 39].
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