[논문]한우 6번 염색체의 Bootstrap기법을 이용한 우수 DNA 탐색

이제영; 여정수; 김재우; 이용원; 김문정

문제 정의

따라서 본 연구는 한우의 주요 경제형질인 육질과 육량에 연관된 유전자들이 다수 위치하는 6번 염색체의 microsatellite loci를 대상으로 QTL 분석을 하여 선별된 Lgi값을계산하고(2장), 그 이후 데이터 마이닝에 의해 우수 DNA를 Mining하려고 시도하고(3 장), 문제점을 보안하여 (4장), 이들 loci들이 가지는 DNA marker를 이용한 한우의 형질의 능력 개량을 위하여 본 연구를 시행하였다.
한우특성에 관한 변수에는 근내지방, 일당증체, 둥지방, 둥심 및 도체 중이 있다. 이런 한우의 특성에 관한 변수들에 대하여 군집을 나누어서 어떤 DNA marker가 어느 군집에 많이 속해 있는지를 발견하고자 하였다. 변수들 간의 단위가 달라서 군집 형성 시 문제가 발생할 가능성이 있기 때문에 처음 변수들을 표준화 시켰다.

제안 방법

따라서 한우가 국제 경쟁력을 가지기 위해서는 육질에 연관된 한우의 고유한 유전자를 찾고, 이를 위한 linkage map을 기초로 한 한우 집단에 적합한 새로운 QTL 분석 model 및 program의 개발이 반드시 필요하다. 이러한 측면에서 볼 때 Kim 등(200師)이 보고한 한우의 6번 염색체의 유전자 지도 작성을 이용한 QTL 분석model은 반형 매 가계를 이용한 linkage mapping과 QTL 분석의 가능성을 충분히 제시하고 있어 본 연구의 수행에 적극 활용하였다.
본 연구는 한우의 6번 염색체의 유전자 지도 작성을 이용한 근내지방 연관(bovine 경우) QTL의 LOD값(그림1)을 계산하여 경제형질의 기록이 있는 한우농가 개체들의 QTL 검정하였다. 그리고, 기존의 개량 모형의 예상 결과와 비교하여 한우의 선발체계를 구축할 수가 있을 것으로 판단했다.
여기서 볼 때 BM43U의 Lod Score가 높음에도 불구하고 한우의 육질을 높이 기 위해 ILSTS035에 대하여 알아보도록 한다.
다음으로, 표준화된 데이터에 대한 각 DNA marker별 평균을 내어 군집 화 결과와 그 특징을 비교 분석 하고자 하였다.<표 2>에서 근내지방의 평균이 높게 나타난 DNA marker는 DNA marker는 235였고, (역)둥지방의 평균이 높게 나타난 DNA marker는 DNA marker210, 215, 235였으며, 일당 증체, 등심, 도체 중의 평균이 높게 나타난 DNA marker는 DNA marker240, 255, 260, 266 였다.
그리고, ILSTS035 microsatellite loci #20의 우수 DNA marker Mining을 해보았다. 그래서, 한우의 특성에 따라 우수 DNA marker 선별을 시도하였다.
그리고, ILSTS035 microsatellite loci #20의 우수 DNA marker Mining을 해보았다. 그래서, 한우의 특성에 따라 우수 DNA marker 선별을 시도하였다. 그리고, 각 DNA marker들의 희소성 두수에 대한 문제점을 보완하기 위해 Bootstrap 방법을 사용하여 신뢰 구간을 구하였다.

대상 데이터

연구에 활용된 자료는 농림기획과제로 수행 중인 한우의 경제형질 우수 유전자 선별을 위해 실험되고 있는 후대검정우 165 두를 사용하였다. 이 중 한우 6번 염색체 ILSTS035 microsatellite loci의 DNA marker를 사용하였다.
실험되고 있는 후대검정우 165 두를 사용하였다. 이 중 한우 6번 염색체 ILSTS035 microsatellite loci의 DNA marker를 사용하였다. 변수의 개수는 13개이다.

데이터처리

선정된 Lod Score 값의 중요성을 이론적으로 나타내어주기 위해 Permutation Te 아를 실시하였다 (Churchill and Doerge, 1994). 10, 000번의 simulation을 통해 p-valued 결정하였다.
(Churchill and Doerge, 1994). 10, 000번의 simulation을 통해 p-valued 결정하였다.
한우의 특성에 관한 5개의 변수들의 특성을 DNA marker들과의 모형 구축을 위해 비 관리학습 신경망 분석 방법인 K-Means 군집분석을 시도하였다.
한우 6번 염색체 유전자 지도에서 선별된 Loci값을 Permutation Test를 이용하여 계산하였다. 그리고, ILSTS035 microsatellite loci #20의 우수 DNA marker Mining을 해보았다.

이론/모형

DNA maker 210번인 경우 군집 1에 속하며, 역등 지방에 높은 표준화 평균을 나타내고 있지만 10두에 불과하고, DNA maker 240번인 경우 군집 2에 속하며, 일당 증체에 높은 표준화 평균을 나타내고 있지만 4두에 불과하며, DNA maker 255번인 경우 군집 3에 속하며, 일당 증체에 높은 표준화 평균을 나타내고 있지만 10두에 불과해 실제로 판단이 어려운 경우였다. bootstrap method (Visscher et al., 1996) 올 이용하여 DNA marker에 대한 신뢰 구간을 계산하였다.
그래서, 한우의 특성에 따라 우수 DNA marker 선별을 시도하였다. 그리고, 각 DNA marker들의 희소성 두수에 대한 문제점을 보완하기 위해 Bootstrap 방법을 사용하여 신뢰 구간을 구하였다. 우리가 원하는 한우의 특성 부분을 증가시키기 위해 어떤 DNA marker를 중점적으로 연구해야 하는지 의 결론도 얻을 수 있었다.

성능/효과

역둥지방에 영향을 주는 DNA marker로 DNA marker 210, DNA marker 215가 나왔고, 근내 지방에 영향을 주는 군집으로 DNA marker 235가 선별이 되었고, 일당증체, 등심, 도체 중에 우수한 인자는 DNA marker 260, DNA marker 266이 나왔다. 여기서 각 DNA marker들의 두수가 다르게 나타나기 때문에, 각 군 집에는 속하지만 두수가 적은 DNA marker들의 실질적인 영향에 대하여 알아볼 필요가 있다.
일당 증체에 대한 DNA marker 240번의 신뢰 구간을 계산해 본 결과 넓은 신뢰구간 (0.7325, 0.6278)을 가지게 됨을 알 수 있다. DNA marker 255번의 신뢰 구간 역시 (0.
그리고, 각 DNA marker들의 희소성 두수에 대한 문제점을 보완하기 위해 Bootstrap 방법을 사용하여 신뢰 구간을 구하였다. 우리가 원하는 한우의 특성 부분을 증가시키기 위해 어떤 DNA marker를 중점적으로 연구해야 하는지 의 결론도 얻을 수 있었다. 나아가 본 분석에서 얻은 우수DNA marker 값을 향후 한우의 출품우에 적용해서 양질의 한우 DNA marker 연구에 기초적인 토대를 만들 것이다.

후속연구

지놈연구란 한 생명체가 생명을 지닌 개체로서 기능을 하도록 하는 정보가 담겨 있는 유전 정보의 총집합체인 지놈을 구성하고 있는 DNA의 서열을 밝히는 프로젝트를 말하는 것이다. 이지놈 프로젝트로써 21세기 생명체로서 활동하는 개체에 대한 근본 정보를 모두 밝히게 될 예정이다. 선진국에서는 인간지놈 프로젝트 (Human Genome Project) 뿐만 아니라 경제성이 높은 동물의 지놈 프로젝트도 추진되고 있어, 우리나라에서도 선진국에 종속되지 않는 고유한 재래유전자원을 이용한 지 놈 프로젝트의 필요성이 끊임없이 제기되어져 왔으며, 우리나라 재래가축 유전자원 중 가장경쟁력이 확보되고 경제성이 높은 것으로 확인된 한우를 대상으로 유전자 지도 작성 (gene mapping)0] 시도되고 있다(Kim 등, 2000).
우리가 원하는 한우의 특성 부분을 증가시키기 위해 어떤 DNA marker를 중점적으로 연구해야 하는지 의 결론도 얻을 수 있었다. 나아가 본 분석에서 얻은 우수DNA marker 값을 향후 한우의 출품우에 적용해서 양질의 한우 DNA marker 연구에 기초적인 토대를 만들 것이다.

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