[논문]모색발현 유전자의 DNA Marker를 이용한 쇠고기 품종 판별

신성철; 채지선; 김혜정; 최은주; 김희선; 김현석; 정의룡; 정구용

문제 정의

본 연구는 소의 모색발현에 직접 관여하는 MC₁R, MGF(mast cell growth fector), TYRP1 (tyrosinase-related protein 1) 및 c-kit 유전자들 가운데 MC₁R, MGF 및 TYRP1 3종류의 모색 유전자에 대하여 PCR-RFLP 기법을 이용하여 DNA marker를 분석하고 한우고기 및 쇠고기 품종 판별에 이용 가능성을 알아보기 위해 수행하였다.
미치며 소의 모색을 dilution시키는 후보유전자로 알려져 있다. 본 연구는 축우의 모색 발현을 지배하는 MC₁R, MGF 및 TYRP1 모색유전자를 이용한 한우육 판별기술을 개발하고자 PCR-RFLP 기법으로 이들 모색유전자의 유전자형을 분석하였다.
본 연구는 축우의 모색발현을 조절하는 MC₁R, MGF 및 TYRP1 3종류의 모색 유전자를 이용하여 한우육 판별기술을 개발하고자 PCR-RFLP 기법으로 이들 모색유전자 좌위의 대립유전자를 검출하고 각 품종 간 RFLP 유전자형 출현빈도를 비교 분석하였다. MC₁R 유전자의 RFLP 유전자형 출현 빈도에서 한우는 e/e과 E+/e형이 출현되었고 이외의 다른 유전자형의 출현은 전혀 인정되지 않았다.

제안 방법

MC₁R 유전자의 RFLP는 GenBank(S71017)에 등록된 bovine receptor BDF3 cDNA 영역의 228번에서 966번째 염기배열 부위에 위치한 Extention 좌위를 primer로 증폭한 후 PCR증폭산물을 MSP I 제한효소로 절단하고 DNA band를 전기영동법으로 검출하였다(Fig. 1).
PCR종료 후 MC₁R유전자의 739bp 증폭산물은 MSp I 그리고 MGF 유전자의 875 bp 및 TYRP1 유전자의 141 bp 증폭산물은 HaeJH 제한효소로 각각 절단하고 2% agarose gel 또는 13% polyacrylamide gel로 전기 영동하여 분리한 후 ethidium bromide 또는 siver 염색법으로 DNA band를 검출하고 각 시료별 유전자형을 판정하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 공시재료로서 정육시료는 강원도 횡성 도축장에서 도축된 한우 80개체와 Holstein종 젖소 50개체로부터 각각 채취하였고 또한, 축산연구소 한우시험장에서 혈통보존되고 있는 한우 150두와 수입육우 품종으로서 Angus, Hereford 및 Charolais 3품종 각 30두 그리고 일반 목장에서 사육 관리되고 있는 젖소 60두를 임의 선발하고 이들 각 공시축으로부터 혈액시료를 채취하였다. 근육조직(약 10g)과 혈액(5㎖)으로부터 genomic DNA의 추출 및 정제는 정 등(1)의 방법에 따라 실시하였다.

이론/모형

근육조직(약 10g)과 혈액(5㎖)으로부터 genomic DNA의 추출 및 정제는 정 등(1)의 방법에 따라 실시하였다. 그리고 MC₁R, MGF 및 TYRP1 모색 유전자의 특정 염기서열 부위를 증폭하기 위한 primer는 Table 1과 같다.

성능/효과

2와 같다. MGF 유전자의 175번째 염기서열(AF274537)에서 G 또는 A 염기 치환 유무에 따른 단일염기치환으로 R 대립유전자는 GTA로 치환되어 제한효소 인지부위의 소실로 835와 40 bp 두 개의 band가 검출되었고, r 대립유전자는 A→G로 치환되어 제한효소의 인지부위의 수에 따라 620, 215 및 40 bp 크기의 3개의 절편이 생성되었다. 그리고 R/r hetero형은 R과 r 대립유전자의 양쪽 DNA band를 모두 공유하고 있는 835, 620 및 215 bp의 단편이 검출되었다.
그러나, Holstein종 젖소는 ED/ED와 단 ED/e, 2종류의 유전자형 그리고 Angus 종에서는 ED/ED, ED/E++ 및 ED/e 3종류의 유전자형이 각각 출현하여 한우와 이들 두 품종간의 MC₁R유전자형 출현빈도에 뚜렷한 차이가 인정되었다. MGF 유전자의 RFLP 유전자형 출현빈도에서 한우는 R/r과 r/r형이 각각 25% 와 75%로 rr형의 출현율이 비교적 높았으며 Holstein종과 Angus 종은 R/r형이 100% 출현했으며, Charolais 종은 rr형이 100% 출현하였고 이외의 다른 유전자형은 인정되지 않았으며 Hereford종은 RR형이 80% 그리고 R/r형이 20%의 출현율을 보여 RR형의 출현율이 매우 높아 한우와 Holstein 및 육우 품종간의 MGF 유전자형 출현빈도에 명백한 차이가 인정되었다. 따라서, 소 모색관련 MC₁R과 MGF 유전자의 품종 특이적 PCR-RFLP 유전자형은 한우육과 국내산 Hostein 젖소육 및 도입육우 품종을 식별하는데 매우 유용한 DNA marker로 이용될 수 있음이 확인되었다.
TYRP1 유전자의 RFLP 분석은 GeneBank(AF001295)에 등록된 7번째 exon부위의 141 bp 단편을 증폭하여 유전자형을 검출한 결과 한우와 젖소에서 모두 동일한 RFLP 유전자형이 검출되어 TYRP1 모색 유전자를 이용한 쇠고기 품종 구별은 불가능한 것으로 나타났다.
MC₁R 유전자의 RFLP 유전자형 출현 빈도에서 한우는 e/e과 E+/e형이 출현되었고 이외의 다른 유전자형의 출현은 전혀 인정되지 않았다. 그러나, Holstein종 젖소는 ED/ED와 단 ED/e, 2종류의 유전자형 그리고 Angus 종에서는 ED/ED, ED/E++ 및 ED/e 3종류의 유전자형이 각각 출현하여 한우와 이들 두 품종간의 MC₁R유전자형 출현빈도에 뚜렷한 차이가 인정되었다. MGF 유전자의 RFLP 유전자형 출현빈도에서 한우는 R/r과 r/r형이 각각 25% 와 75%로 rr형의 출현율이 비교적 높았으며 Holstein종과 Angus 종은 R/r형이 100% 출현했으며, Charolais 종은 rr형이 100% 출현하였고 이외의 다른 유전자형은 인정되지 않았으며 Hereford종은 RR형이 80% 그리고 R/r형이 20%의 출현율을 보여 RR형의 출현율이 매우 높아 한우와 Holstein 및 육우 품종간의 MGF 유전자형 출현빈도에 명백한 차이가 인정되었다.
MGF 유전자의 175번째 염기서열(AF274537)에서 G 또는 A 염기 치환 유무에 따른 단일염기치환으로 R 대립유전자는 GTA로 치환되어 제한효소 인지부위의 소실로 835와 40 bp 두 개의 band가 검출되었고, r 대립유전자는 A→G로 치환되어 제한효소의 인지부위의 수에 따라 620, 215 및 40 bp 크기의 3개의 절편이 생성되었다. 그리고 R/r hetero형은 R과 r 대립유전자의 양쪽 DNA band를 모두 공유하고 있는 835, 620 및 215 bp의 단편이 검출되었다.
또한, Charolais 종은 r/r 유전자형이 100%의 줄현빈도를 나타냈으며 흑반점의 모색을 지닌 Hostein 종과 전신 흑모 단일색인 Angus 종은 R/r 1종류의 유전자형의 출현빈도가 100%임을 확인하였다. 따라서, Hostein 종 젖소와 수입육우 3품종의 모색발현을 지배하는 MGF 유전자형 출현양상은 한우의 MGF 유전자형 출현양상과 확실한 차이가 인정되었다.
MGF 유전자의 RFLP 유전자형 출현빈도에서 한우는 R/r과 r/r형이 각각 25% 와 75%로 rr형의 출현율이 비교적 높았으며 Holstein종과 Angus 종은 R/r형이 100% 출현했으며, Charolais 종은 rr형이 100% 출현하였고 이외의 다른 유전자형은 인정되지 않았으며 Hereford종은 RR형이 80% 그리고 R/r형이 20%의 출현율을 보여 RR형의 출현율이 매우 높아 한우와 Holstein 및 육우 품종간의 MGF 유전자형 출현빈도에 명백한 차이가 인정되었다. 따라서, 소 모색관련 MC₁R과 MGF 유전자의 품종 특이적 PCR-RFLP 유전자형은 한우육과 국내산 Hostein 젖소육 및 도입육우 품종을 식별하는데 매우 유용한 DNA marker로 이용될 수 있음이 확인되었다.
한편, Hereford 종에서는 한우에서는 검출되지 않은 IVR 유전자형의 출현빈도가 80%로 매우 높은 출현율을 보였으며 R/r형은 20%로 낮은 줄현율을 나타냈다. 또한, Charolais 종은 r/r 유전자형이 100%의 줄현빈도를 나타냈으며 흑반점의 모색을 지닌 Hostein 종과 전신 흑모 단일색인 Angus 종은 R/r 1종류의 유전자형의 출현빈도가 100%임을 확인하였다. 따라서, Hostein 종 젖소와 수입육우 3품종의 모색발현을 지배하는 MGF 유전자형 출현양상은 한우의 MGF 유전자형 출현양상과 확실한 차이가 인정되었다.
이와 같은 RFLP type을 기초로 한우와 Hostein 종 젖소 그리고 Angus, Hereford 및 Charolais 수입 육우 3 품종에 대한 MGF 좌위의 유전자형 줄현빈도를 분석한 결과 Table 3과 같이 한우는 r/r과 R/r 2종류의 유전자형이 확인되었으며 이 가운데 r/r형이 전체의 75%를 차지하는 매우 높은 출현율을 보인 반면 R/r형은 25%로 줄현빈도가 낮은 경향을 나타냈다. 한편, Hereford 종에서는 한우에서는 검출되지 않은 IVR 유전자형의 출현빈도가 80%로 매우 높은 출현율을 보였으며 R/r형은 20%로 낮은 줄현율을 나타냈다.
반면 R/r형은 25%로 줄현빈도가 낮은 경향을 나타냈다. 한편, Hereford 종에서는 한우에서는 검출되지 않은 IVR 유전자형의 출현빈도가 80%로 매우 높은 출현율을 보였으며 R/r형은 20%로 낮은 줄현율을 나타냈다. 또한, Charolais 종은 r/r 유전자형이 100%의 줄현빈도를 나타냈으며 흑반점의 모색을 지닌 Hostein 종과 전신 흑모 단일색인 Angus 종은 R/r 1종류의 유전자형의 출현빈도가 100%임을 확인하였다.

후속연구

그러나, 모색의 표현형으로 구별되는 소품종이라 할지라도 도축하여 쇠고기 형태로 전환되면 정확한 품종식별은 거의 불가능하다고 할 수 있다. 특히, 우리나라 한우육의 경우 쇠고기 유통과정에서 수입 쇠고기와 국내산 젖소고기가 한우육으로 둔갑되어 판매되는 부조리가 성행하고 생우수입 및 국내산 육우라는 어름으로 시판되고 있는 젖소고기 유통체계에서 쇠고기 부정 유통을 방지하고 순수 한우육을 보호 육성할 수 있는 제도적 장치가 시급히 마련되어야 하며 이를 위해 한우고기를 다른 품종의 쇠고기와 명확혀 구별할 수 있는 과학적이고 객관적인 한우육 판별기술이 개발이 선행되어야 한다.

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