[논문]홍해삼 유전체 분석에 의한 microsatellite의 분포도 연구

이태욱; 김삼웅; 김정선; 지원재; 방우영; 김장현; 양철웅; 방규호; 갈상완

doi:10.5352/jls.2022.32.9.690

홍해삼 유전체 분석에 의한 microsatellite의 분포도 연구
Analysis of Microsatellite Patterns in the Genome of Red Sea Cucumber 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.32 no.9, 2022년, pp.690 - 697

이태욱 (경상국립대학교 제약공학과) , 김삼웅 (경상국립대학교 농식품바이오융복합연구원) , 김정선 ((주)비오스) , 지원재 (국립생물자원관 미생물자원과) , 방우영 (국립생물자원관 유용자원활용과) , 김장현 (경상국립대학교 수의학과) , 양철웅 (경상국립대학교 수의학과) , 방규호 (경상국립대학교 제약공학과) , 갈상완 (경상국립대학교 제약공학과)

초록
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본 연구는 홍해삼의 유전체를 분석하여 홍해삼의 유전자 마커 개발을 위한 기초 자료로 활용하기 위해 수행되었다. 울릉도_일반과 울릉도_토착으로 microsatellite marker 분석을 실시하였다. 그 결과 dinucleotide repeat 서열이 81.3~81.4%로 가장 많이 차지 되었으며, 반복서열 개수가 증가될수록 감소되는 경향을 보였다. 일반적으로 microsatellite는 5~10 반복수 사이에 집중적으로 존재하였으며, 반복 서열의 크기가 클수록 반복수가 적어지는 양상을 보였다. Di, tri, tetra-nucleotides 반복에서 각각 (AT)₅, (AAT)₅, (AAAT)₅ 등이 가장 높은 것들로 나타났다. (CG), (CCG) 등은 동일 반복 단위의 다른 반복 단위에 비교하여 매우 낮게 관찰되었다. Di-와 tri-nucleotide는 반복수가 각각 35와 32까지 지속적으로 나타난 다음에 비연속적으로 44와 43 반복까지 계수 되었다. Tetra-, penta- 및 hexa-nucleotide는 각각 25, 21 및 14까지 연속적으로 나타났다. 본 분석결과에 따르면 microsatellite는 특이서열반복에 대해 편중되는 경향성을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 홍해삼의 microsatellite 분석에서 고유의 반복 서열과 반복수를 유지하는 것으로 추정되므로 향후 연구를 위한 기초 자료로 활용하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to analyze genome of red sea cucumber and to use it as basic data for the development of genetic markers for red sea cucumber. Microsatellite marker analysis of Ulleungdo_normal and Ulleungdo_native red sea cucumbers revealed that dinucleotide simple sequence repeats (SSRs) had the highest ratio, at 81.3~81.4%, and the number of the detected SSRs tended to decrease as the number of repeating sequence units in SSRs increased. In general, microsatellites with between 5 and 10 iterations were most common. As the size of the SSR repeating sequence units increased, the SSR iterations gradually decreased. The di-, tri-, and tetra-nucleotides in SSRs were detected in the highest numbers as (AT)5, (AAT)5, and (AAAT)5, respectively. (CG) and (CCG) had very low frequencies compared to the numbers of other repeating SSR units. The numbers of di-and tri-nucleotide repeats were up to 35 and 32, respectively, and then increased discontinuously up to 44 and 43 repeats, respectively. Tetra-, penta-, and hexa-nucleotides in SSRs occurred in numbers up to 25, 21 and 14, respectively. This analysis of red sea cucumber indicated that it maintains its own repetition sequence and repetition number; therefore, we suggest that using it as basic data for molecular marker will be possible in future research.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Dispersion of SSRs in genomics of red sea cucumber. (A) Ullengdo_normal and (B) Ullengdo_native. The genomics were analyzed for red sea cucumbers, Ulleungdo_normal and native. SSR units were evaluated from di-nucleotides to hexa-nucleotides. X- and Y-axes in Figures indicate SSR units and detected numbers in each SSR units, respectively.
표 Table 1. Results of genomic DNA extraction
표 Table 2. Results of genomic analyses
그림 Fig. 2. Dispersion of SSRs composed of each di-nucleotide. (A) Ullengdo_normal and (B) Ullengdo_native. SSRs composed of di-nucleotides such as AC, AG, AT and CG were observed in ranges from 5 repeats to 44 repeats. X- and Y-axes in Figures mark numbers of each SSR and numbers of the detected each SSR among red sea cucumber genomics, respectively.
그림 Fig. 3. Dispersion of SSRs composed of each tri-nucleotide. (A) Ullengdo_normal and (B) Ullengdo_native. SSRs composed of tri-nucleotides were exhibited in ranges from 5 repeats to 43 repeats. X- and Y-axes in Figures mark numbers of each SSR and numbers of the detected each SSR among red sea cucumber genomics, respectively.
그림 Fig. 4. Dispersion of SSRs composed of each tetra-nucleotide. (A) Ullengdo_normal and (B) Ullengdo_native. SSRs composed of tetra-nucleotides were showed in ranges from 5 repeats to 39 repeats. X- and Y-axes in Figures mark numbers of each SSR and numbers of the detected each SSR among red sea cucumber genomics, respectively.
그림 Fig. 5. Dispersion of SSRs composed of each penta-nucleotide. (A) Ullengdo_normal and (B) Ullengdo_native. SSRs composed of penta-nucleotides were observed in ranges from 5 repeats to 28 repeats. X- and Y-axes in Figures mark numbers of each SSR and numbers of the detected each SSR among red sea cucumber genomics, respectively.
그림 Fig. 6. Dispersion of SSRs composed of each hexa-nucleotide. (A) Ullengdo_normal and (B) Ullengdo_native. SSRs composed of hexa-nucleotides were exhibited in ranges from 5 repeats to 17 repeats. X- and Y-axes in Figures mark numbers of each SSR and numbers of the detected each SSR among red sea cucumber genomics, respectively.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 홍해삼의 microsatellite 부위를 분석하고 simple single repeats (SSRs)의 특성을 분석하여 향후 유전자 마커 개발을 위한 기초 자료로 활용하기 위해 수행되었다.

제안 방법

분리된 DNA는 Covaris S2 ultra sonicator system을 이용하여 fragmentation 단계를 거친 후, Truseq Nano DNA sample prep kit (Illumina, Inc., San Diego, CA)을 이용하여 350bp의 DNA 단편으로 구성된 라이브러리를 구축하였다. 이러한 최종 산물은 2100 BioAnalyzer를 이용하여 확인하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 제주, 울릉도, 울진, 울주, 남해, 거제도등 다양한 지역에서 홍해삼을 수거하였다. 그러나 울릉도_일반, 울릉도_토착, 제주, 울진, 울주 등의 영역을 제외하고, 나머지 영역에서는 유전체 추출이 효과적으로 수행되지 못했다(data not shown).
홍해삼 시료는 제주, 남해, 울주, 울진, 울릉도 양식(일반) 및 토착종 등을 포함하여 다양하게 포획하여 본 연구에 사용하였다.

이론/모형

홍해삼의 게놈 DNA 추출은 QuickGene DNA Whole Blood Kit S, (KURABO, Osaka, Japan)을 사용하여 분리하였고, 이 DNA를 DNA-Seq (DNA sequencing)에 사용하였다.

성능/효과

58 이상으로 높게 형성되어 read가 효과적으로 진행된 것으로 나타났다. 다른 한편으로 SSRs의 분석 결과, 울릉도_토착과 울주는 모든 SSRs가 일치하는 것으로 나타났기 때문에 동일한 유전체 서열을 가지는 것으로 추정되었다.
분석된 서열의 질적인 양상은 >Q30 bases가 93.58 이상으로 높게 형성되어 read가 효과적으로 진행된 것으로 나타났다
유전체 분리가 완전하지 못한것은 홍해삼을 수거 운반하는 과정에서 보관이 잘못되었거나, 잘 알려지지 않은 원인에 기인하여 유전체 분리가 제대로 수행되지 못해서 나타나는 현상으로 추정된다. 울릉도_일반을 포함하는 5 국내지역에서 분리된 홍해삼 유전체는 비교적 양호한 상태로 나타났지만, 울진 홍해삼 게놈 추출물에서 약간 낮은 정제도를 나타내는 것으로 관찰되었다(Table 1). 다른 한편으로 제주에서는 다른 지역에 비교하여 약간 낮은 게놈 농도 및 정제도(260/230)를 나타내었다.
다른 한편으로 제주에서는 다른 지역에 비교하여 약간 낮은 게놈 농도 및 정제도(260/230)를 나타내었다. 유전체 분석결과 울릉도_일반, 울릉도_토착, 울주 등은 제주나 울진에 비교하여 각각 2.8배와 5.2배 이상의 read수가 차이가 나타났다(Table 2). 따라서 게놈의 정제도는 게놈 정량과 상관관계가 있는 것으로 추정되었다.

참고문헌 (24)

Bordbar, S., Anwar, F. and Saari, N. 2011. High-value components and bioactives from sea cucumbers for functional foods-A review. Mar. Drugs 9, 1761-1805.

상세보기
Carracedo, A. "DNA Profiling". Archived from the original on 2001-09-27. Retrieved 2010-09-20.
Choe, S. and Ohshima, Y. 1961. On the morphological and ecological differences between two commercial forms, "Green" and "Red", of the Japanese common sea cucum- ber, Stichopus japonicus Selenka. Nippon Suisan Gak- kaishi, 27, pp. 105-106.
Cui, F. X., Xue, C. H., Li, Z. J. and Zhang, Y. Q. 2007. Characterization and subunit composition of collagen from the body wall of sea cucumber Stichopus japonicus. Food Chem. 100, 1120-1125.

상세보기
Desai, H., Hamid, R., Ghorbanzadeh, Z., Bhut, N., Pad- hiyar, S. M., Kheni, J. and Tomar, R. S. 2021. Genic microsatellite marker characterization and development in little millet (Panicum sumatrense) using transcriptome se- quencing. Sci. Rep. 11, 20620.

상세보기
Duan, X., Zhang, M., Mujumdar, A. S., Huang, L. L. and Wang, H. A. 2010. Novel dielectric drying method of sea cucumber. Int. J. Food Sci. 45, 2538-2545.

상세보기
Gutierrez, E. G., Hernandez Canchola, G., Leon Paniagua, L. S., Martinez Mendez, N. and Ortega, J. 2017. Isolation and characterization of microsatellite markers for Sturnira parvidens and cross-species amplification in Sturnira spe- cies. PeerJ. 5, e3367.

상세보기
https://en.wikipedia.org/wiki/Microsatellite.
Kang, J. H., Yu, K. H., Park, J. Y., An, C. M., Jun, J. C. and Lee, S. J. 2011. Allele-specific PCR genotyping of the HSP70 gene polymorphism discriminating the green and red color variants sea cucumber (Apostichopus japoni- cus). J. Genet. Genomics 38, 351-355.

상세보기
Kanno, M. and Kijima, A. 2003. Genetic differentiation among three color variants of Japanese sea cucumber Sti- chopus japonicas. Fish. Sci. 69, 806-812.

상세보기
Lei, Y., Zhou, Y., Price, M. and Song, Z. 2021. Genomewide characterization of microsatellite DNA in fishes: sur- vey and analysis of their abundance and frequency in ge- nome-specific regions. BMC Genomics 22, 421.

상세보기
Liao, Y. L. 2001. Chinese sea cucumbers. Bulitin of Biology, 35, 1-4.
Mudgett, R. E. 1994. Electrical Properties of Foods. In: Eng. Properties of Foods (edited by M.A. Rao & S. S. H. Rizvi). pp. 389-455. New York: Marcel Dekker.
Liu, Y., Chen, Y., Gong, Q., Lai, J., Du, J. and Deng, X. 2017. Paternity assignment in the polyploid Acipenser dabryanus based on a novel microsatellite marker system. PLoS One 12, e0185280.

상세보기
Mondol, M. A. M., Shin, H. J., Rahman, M. A. and Islam, M. T. 2017. Sea cucumber glycosides: chemical structures, producing species and important biological properties. Mar. Drugs 15, 317.

상세보기
Nishimura, S. 1995. Guide to Seashore Animals of Japan with Color Pictures and Keys. Vol. 2. Hoikusha Publishing Co. Ltd., Osaka, Japan.
Purcell, S. W., Samyn, Y. and Conand, C. 2012. Commer- cially important sea cucumbers of the world. In FAO Species. Catalogue for Fishery Purposes; FAO: Rome, Italy, Volume 6, p. 150.
Shakouri, A., Nabavi, M. B., Kochanian, P., Savari, A., Safahieh, A. and Aminrad, T. 2009. New observation of two species of sea cucumbers from Chabahar Bay (Sout- heast Coasts of Iran). Asian J. Anim. Sci. 3, 130-134.

상세보기
Song, X., Yang, T., Zhang, X., Yuan, Y., Yan, X., Wei, Y., Zhang, J. and Zhou, C. 2021. Comparison of the micro- satellite distribution patterns in the genomes of Euarchontoglires at the taxonomic level. Front Genet. 12, 622724.

상세보기
Weici, T. 1987. Chinese medicinal materials from the sea. Abstr. Chin. Med. 4, 571-600.
Wen, J., Hu, C. and Fan, S. 2010. Chemical composition and nutritional quality of sea cucumbers. J. Sci. Food Agric. 90, 2469-2474.

상세보기
Xu, J., Duan, J., Xue, C., Feng, T., Dong, P., Sugawara, T. and Hirata, T. 2011. Analysis and comparison of gluco- cerebroside species from three edible sea cucumbers using liquid chromatography-ion trap-time-of-flight mass spectrometry. J. Agric. Food Chem. 59, 12246-53.

상세보기
Yaacob, H. B., Kim, K. H., Shahimi, M., Aziz, N. S. and Sahil, S. M. 1997. Malaysian sea cucumber (Gamat): A prospect in health food and therapeutic. In Proceedings of the Asian Food Technology Seminar, Kuala Lumpur, Malaysia, 6-7, p. 6.
Zhao, Y. C., Xue, C. H., Zhang, T. T. and Wang, Y. M. 2018. Saponins from sea cucumber and their biological activities. J. Agric. Food Chem. 66, 7222-7237.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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