DNA검사기법을 이용한 PSE 돈육 생산 돼지 진단

정의룡,정구용,Chung Eui-Ryong,Chung Ku-Young 한국축산식품학회 2004 한국축산식품학회지 Vol.24 No.4

돼지 골격근 근소포체의 $Ca^{2+}$ 방출통로(calcium - release channel)를 지정하는 ryanodine receptor (RYR1) 유전자의 이상은 악성고열증(malignant hyperthermia, MH)을 유발하고, RYR1 유전자의 점 돌연변이는 돼지 스트레스 증후군(porcine stress syndrome, PSS)과 밀접하게 관련되어 있다. PSS 유전인자 보유 돼지의 90% 이상은 PSE 돈육을 생산하는 것으로 알려져 있어 물퇘지 발생과 생산성 하락으로 경제적 손실을 초래하는 유전적 원인의 PSS 유전자를 검사하여 제거하는 것은 고품질 돼지고기 생산 및 국내 양돈산업의 경쟁력 향상에 매우 중요한 과제라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구는 PCR-RFLP 및 PCR-SSCP 기법을 이용하여 PSE 돈육을 생산 하는 PSS 돼지 유전자 진단기술을 개발하고 이를 이용한 국내 종돈 및 교잡 비육돈의 PSS 유전자형 출현빈도를 파악하고자 수행하였다. 돼지 PSS의 원인이 되는 RYR 유전자의 단일염기 돌연변이 (RYR1 C1843T)를 포함하는 DNA 영역을 PCR로 증폭한 후 RFLP 및 SSCP 기법을 이용하여 분석한 결과 동형접합체의 정상 개체(N/N), 이형접합체의 잠재성 개체(N/n)그리고 열성의 돌연변이 유전자를 동형접합체 상태로 갖는 PSS 감수성 개체(n/n)에 각각 특이적인 RFLP 및 SSCP 유전자형이 검출되어 PSS 저항성, 잠재성 및 감수성 개체의 정확한 판별이 가능하였다. 돼지 주요 품종 집단내 PSS유전자형 출현빈도를 조사한 결과 Landrace는 PSS저항성 개체가 57.1%, 잠재성 개체가 35.7%그리고 PSS 감수성 개체의 출현 비율은 7.1%로 분석되었고 L. Yorkshire는 82.5, 15.8 및 1.7%, Duroc은 95.2, 4.8 및 0.0%로 각각 조사되었다. 비육용 교잡돈은 정상 개체가 72.0%, 잠재성 개체가 22.7% 그리고 PSS 감수성 개체는 5.3%였다. 특히, PCR-SSCP 기법을 이용한 RYR1 유전자 돌연변이 검출 방법은 보다 신속 간편하면서도 상대적으로 분석비용이 저렴한 정확성이 높은 PSS 돼지 진단기술로서 대규모 돼지집단 검색이나 RFLP 방법으로 판정이 불확실한 시료의 재검에 효율적으로 이용할 수 있을 것으로 판단된다. Stress-susceptible pigs have been known as the porcine stress syndrome (PSS), swine PSS, also known as malignant hyperthermia (MH), is characterized as sudden death and production of poor meat quality such as PSE (pale, soft and exudative) meat after slaughtering. PSS and PSE meat cause major economic losses in the pig industry. A point mutation in the gene coding for the ryanodine receptor (RYR1) in porcine skeletal muscle, also known calcium (Ca$^{2+}$) release channel, has been associated with swine PSS and halothane sensitivity. We used the PCR-RFLP(restriction fragment length polymorphism) and PCR-SSCP (single strand conformation polymorphism) methods to detect the PSS gene mutation (C1843T) in the RYR1 gene and to estimate genotype frequencies of PSS gene in Korean pig breed populations. In PCR-RFLP and SSCP analyses, three genotypes of homozygous normal (N/M), heterozygous carrier (N/n) and homozygous recessive mutant (n/n) were detected using agarose or polyacrylamide gel electrophoresis, respectively. The proportions of normal, carrier and PSS pigs were 57.1, 35.7 and 7.1% for Landrace, 82.5, 15.8 and 1.7% far L. Yorkshire, 95.2, 4.8 and 0.0% for Duroc and 72.0, 22.7 and 5.3% for Crossbreed. Consequently, DNA-based diagnosis for the identification of stress-susceptible pigs of PSS and pigs producing PSE meat is a powerful technique. Especially, PCR-SSCP method may be useful as a rapid, sensitive and inexpensive test for the large-scale screening of PSS genotypes and pigs with PSE meat in the pork industry.y.

모색 발현 유전자의 DNA Marker를 이용한 쇠고기 품종 판별

정의룡,정구용,Chung Eui-Ryong,Chung Ku-Young 한국축산식품학회 2004 한국축산식품학회지 Vol.24 No.4

본 연구는 축우의 모색발현에 관여하는 MC1R, MGF 및 TYRP1 3종류의 모색 유전자의 PCR-RFLP marker를 이용하여 쇠고기 품종 판별기술을 개발하고자 수행하였다. MC1R 유전자의 104번째 아미노산을 지정하는 codon에 GGT 염기를 갖고 있는 Holstein 젖소와 Angus 육우는 제한효소 인지부위가 존재하여 537 bp증폭산물이 절단되어 329와 208bp 두개의 band가 검출되었으나 한우에서는 GTG로 G 염기가 T염기로 치환됨으로써 제한효소 인식부위가 소실되어 537 bp의 단일 bind 만이 검출되었다. 따라서, 이처럼 MC1R 모색유전자의 품종 간 특정 염기서열의 차이가 곧 특정 제한효소의 염기 서열상의 인지 부위 차이를 가져와 한우와 Holstein 젖소 및 Angus 육우 품종간의 RFLP 유전자형 출현에 확실한 차이가 인정되어 한우 품종에 특이적인 MC1R 유전자의 RFLP marker를 이용한 한우육 판별이 가능하였다. 또한, MGF 유전자의 RFLP 유전자형 출현빈도에서 한우는 r/r형이 75%로 출현율이 매우 높은 유전자형으로 분석된 반면 Hereford종은 R/R 형이 80%로 출현율이 매우 높았고 Holstein종과 Angus종은 R/r형이 100% 출현함으로써 한우와 Holstein 및 수입육우 품종간의 MGF 유전자형 출현빈도에 뚜렷한 차이가 인정되었다. 한편, TYRP1 유전자의 RFLP유전자형을 분석한 결과 모든 품종에서 동일한 RFLP type이 검출되어 TYRP1 모색 유전자를 이용한 쇠고기 품종 구별은 불가능한 것으로 나타났다. 따라서, 소 모색 관련 MC1R과 MGF 두 유전자의 품종 특이적 PCR-RFLP 유전자형은 한우육과 국내산 Holstein젖소고기 및 Angus 수입육간의 품종을 식별하는데 매우 유용한 DNA marker로 이용될 수 있음이 확인되었다. In Korean beef market, one of the major problems is mislabeling or fraudulent distribution of Holstein dairy meat or imported beef as domestic Hanwoo meat. Therefore, there has been a great need for a development of technology to identify beef breeds in meat and meat products. This study was carried out to develop the accurate and reliable method for the identification of beef breed using PCR-RFLP marker of MC1R, MGF and TYRPl genes affecting coat colors in cattle. A single base substitution (G\longrightarrowT transition) at the codon for amino acid position 104 of MC1R gene was identified between Hanwoo and Holstein and Angus breeds. The change at this position creates Msp I restriction site in Holstein and Angus, but not in Hanwoo. When the DNA amplified products (537 bp) was digested with Msp I, Hanwoo meat showed a single band of 537bp, while two fragments of 329bp and 208 bp were observed in Holstein meat and Angus breed, respectively. Thus, breed-specific RFLP marker in the MC1R gene can be used to distinguish between Hanwoo meat and Holstein and Angus meats. In the RFLP genotype of MGF gene, the frequency of r/r type was 75% in Manwoo, whereas the frequency of R/R was 80% in Hereford breed. Holstein and Angus breeds showed 100% for R/r type. Therefore, Hanwoo meat showed significant difference in the MGF genotype frequencies compared with those of Holstein meat and imported beef cattle breeds. However, TYRP1 gene showed the same genotype in all breeds examined. Thus, this TYRP1 gene can not be used as a molecular marker for breed identification. As a consequence, we suggest that RFLP markers of the MC1R and MGF coat color genes could be used as DNA marker for identification of Hanwoo meat from Holstein and imported meats.

한우 FTO 유전자의 암호화 영역에 존재하는 특정 SNP와 근내지방도와의 연관성

정의룡 ( Eui Ryong Chung ) 한국축산학회 2014 축산기술과 산업 Vol.5 No.3

FTO 유아전자 한우에서 에너지 대사조절과 지방 축적 및 비만과 관련하여 매우 중요한 영향을 미치는 유전자이다. 이와 같은 이유로 FTO유전자는 유전자는 육우의 도체 및 육질형질에 영향을 미치는 생리학정 및 기능 성 후보유전자로 알려져 있다. 본 연구는 한우 FTO 유전자의 exon 영역에 존재하는 SNP를 탐색하여 이들과 도체 및 육질형질과 의 연관성을 분석하고자 수행하였다. 본 연구를 통해 한우 집단을 대상으로 새로운 exonic SNP를 2개 발굴하였으며, g.125550A>T SNP는 exon 3번 영역에 위치하였으며, g.175675C>TSNP는 exon 6번 영역에 위치하였다. PCR-RFLP 분석을 통해 한우 집단을 대상으로 각 SNP에 대한 gemotyping을 수행하고 도체 및 육질형질과의 연관성을 분석한 결과 g.125550A>T SNP 가 한우의 근내지방도 형질과 유의적으로 연관되어 있는 것으로 확인되었다(p<0.001). 즉 AA및 TT 동형접합성 유전자형을 가진 개체들인 AT 이형접합성 유전자형을 가진 개체들에 비해 높은 근내지방도를 갖는 것으로 분석되었으며, Bonferroni correction 검증에서도 통계적 유의성이 확인되었다. 반면, g.175675C>TSNP는 그 어떤 형질과도 유의적 연관성이 입증되지 않았다. 따라서 본 연구를 통해 발굴된 한우 FTO 유전자의 g.125550A>T는 한우의 근내지방도 형질 개량을 위한 DNA 마커로 활용 가능할 것으로 사료된다.

웅성 특이적 SRY 및 ZFY 유전자를 이용한 쇠고기 성(性) 판별

신성철,정구용,정의룡,Shin, Sung-Chul,Chung, Ku-Young,Chung, Eui-Ryong 한국축산식품학회 2007 한국축산식품학회지 Vol.27 No.3

본 연구는 포유류의 Y-염색체상에 존재하는 SRY 및 ZFY의 웅성 특이적 성 결정 유전자를 이용하는 PCR 기법으로 쇠고기 성판별 기술을 개발하고자 수행하였다. 성 결정 유전자 영역의 특정 염기서열을 포함하는 primer를 각각 설계 합성하고 이들 primer를 이용하여 PCR증폭을 실시한 다음, 각각의 증폭산물을 1.5% agarose gel에 전기영동하여 웅성 특이적 DNA band의 증폭여부를 확인하였다. SRY 유전자에서 웅성개체 쇠고기는 1,348 bp 크기의 단편을 가진 DNA band가 검출되었으나, 자성개체의 경우 DNA band가 전혀 검출되지 않은 것을 확인 할 수 있었다. 또한, ZFY 유전자에서 웅성개체의 쇠고기는 979 bp 크기의 단편을 가진 DNA band가 모두 검출되었으나, 자성개체의 쇠고기에서는 역시 DNA band가 전혀 검출되지 않았다. 즉, SRY 및 ZFY 유전자는 모두 숫소에서 유래한 쇠고기에서 웅성 특이적인 DNA band가 정확히 검출된 반면 암소에서 유래한 쇠고기에서는 웅성 특이적 DNA band가 전혀 검출되지 않았다. 또한 쇠고기 성 감별법을 도축 후 가공 유통판매단계에 실제 활용 가능성을 검증하고자 시중에 유통되고 있는 등심 및 갈비 포장육 350시료를 무작위 추출하여 성 판별을 실시한 결과 숫소가 252시료(72%) 그리고 암소가 98두(28%)로 조사되었다. 따라서 본 연구에서 개발한 SRY 또는 ZFY의 웅성 특이적 성 결정 유전자를 이용하는 쇠고기 성 감별기술은 생산단계는 물론 도축 후 가공 유통 판매되고 있는 모든 쇠고기의 암수 성감별을 위한 유용한 DNA 표지인자로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. The objective of this study was to develop a rapid and reliable method for the sex determination of beef using the PCR(polymerase chain reaction) technique. We have used two bovine sex determining genes, SRY and ZFY, on the Y-chromosome to identify the sex of Hanwoo and Holstein beet. We attempted to amplify 1,348 bp and 979 bp fragments from male and female genomic DNA corresponding to the SRY and ZFY genes, respectively, using male specific primers. The amplified PCR products were separated by electrophoresis in a 1.5% agarose gel to detect a male specific DNA band. When DNA from male beef was amplified with primers specific for the SRY gene, a DNA band of 1,348 bp was present in all of the male samples, but absent from all of the female samples. Also, when DNA from male beef was amplified with primers specific for the ZFY gene, a DNA band of 979 bp was observed in all of the male samples, but absent from all female samples. In conclusion, the bovine SRY and ZFY genes are typically found only in male beef. For the practical application of this method for the sexing of commercial beef at the processing and marketing stages after slaughter. a total of 350 beef samples collected randomly from local markets were analyzed for sex determination. The proportions of male and female samples were 252 (72%) and 98 (28%), respectively. Therefore. the SRY and ZFY genes. which are specific for the Y-chromosome, may be useful sex-diagnostic DNA markers to distinguish male meat from female meat.

한우 아포지단백질 E (APOE) 유전자의 SNP Marker가 육량 및 육질형질에 미치는 영향

신기현,신성철,정구용,정의룡,Shin, Ki-Hyun,Shin, Sung-Chul,Chung, Ku-Young,Chung, Eui-Ryong 한국축산식품학회 2009 한국축산식품학회지 Vol.29 No.1

Apolipoprotein E (APOE) is a plasma lipoprotein in mammals and plays an important role in the transport and metabolism of lipids such as phospholipids and triglycerides. Therefore, the APOE gene could be a candidate gene controlling lipid metabolism in beef cattle. This study was performed to identify single nucleotide polymorphisms (SNP) in the APOE gene and to investigate the effects of SNP genotype on the carcass traits such as meat quantity and quality in Korean cattle. For PCR amplification, pooled DNA made from unrelated 60 individuals was prepared and primer pairs were designed based on the cDNA sequence of exon 4 region of the bovine APOE gene. A SNP was identified at position 2034 (T/C substitution) of the exon 4 region in the APOE gene. PCR-RFLP procedure with restriction enzyme ACC I was developed for determining the SNP genotype for each of a total of 309 animals with pedigree information and performance records through the national progeny testing program. The frequencies of the genotypes TT, TC and CC were 10.9, 46.9 and 42.2%. Gene frequencies were 0.344 for T allele and 0.656 for C allele. The g.2034T>C SNP genotype showed a significant effect (p<0.05) on dressing percentage and meat color, respectively. Animals with the TT genotype showed higher dressing percentage than those with the CC genotype, and TT genotype had desirable meat color compared with CC genotype. These results suggest that the g.2034T>C SNP genotype of the APOE gene may be useful as a DNA marker for meat quantity index and dressing percentage in Korean cattle.

사슴 미토콘드리아 DNA의 염기서열 및 PCR-RFLP분석에 의한 녹용의 종 감별

신기현,신성철,정구용,정의룡,Shin, Ki-Hyun,Shin, Sung-Chul,Chung, Ku-Young,Chung, Eui-Ryong 한국축산식품학회 2008 한국축산식품학회지 Vol.28 No.3

It is estimated that over 80% of deer antlers produced in the world are consumed in Korea. However, mislabeling or fraudulent replacement of costly antlers with cheaper ones is one of the most common problems in the domestic antler market. Therefore, there is a great need for the development of technology to identify species of antlers. This study was carried out to develop an accurate and reliable method for the identification and authentication of species or subspecies of antlers using DNA sequence analysis and comparison of mitochondrial cytochrome band D-loop region genes among antlers of five deer species, Cervus elaphus sibericus, Cervus elaphus canadensis, Cervus nippon, Cervus elaphus bactrianus and Rangifer tarandus. A variable region of cytochrome band D-loop genes was amplified using PCR with specifically designed primers and sequenced directly. The cytochrome band D-loop region genes showed different DNA sequences between the species of antlers and thus it is possible to differentiate between species on the basis of sequence variation. To distinguish between reindeer (Rangifer tarandus) antlers and other deer antlers, PCR amplicons of the cytochrome b gene were digested with the restriction enzymes NlaIV and TaqI, respectively, which generates a species-specific DNA profile of the reindeer. In addition, samples of 32 sliced antlers labeled Cervus elaphus sibericus from commercial markets were collected randomly and the mt DNA D-loop region of these antler samples was sequenced. Among the antler samples investigated, only 62.5% were from Cervus elaphus sibericus, and others were from Cervus elaphus bactrianus (25.0%), elk (Cervus elaphus canadensis) and reindeer (Rangifer tarandus). Our results suggest that DNA sequencing of mt DNA and PCR-RFLP methods using NlaIV and TaqI enzymes are useful for the identification and discrimination of deer antler species by routine analysis.

한우 도체형질 관련 분자표지의 유전적 효과

신성철(Sung-Chul Shin),정의룡(Eui-Ryong Chung) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.3

한우에서의 도체형질은 경제적으로 가장 중요한 형질이다. 최근 유전체학의 발달로 인해 DNA 표지인자 이용하여 소의 도체 및 육질형질을 규명하고 선발하는 방법이 주목 받고 있다. 본 연구는 한우의 도체형질 관련 분자표지의 현장 검증에 의한 유전적 효과를 평가하기 위해 수행하였다. TG g.371T>C, APM1 g.1454G>A, FABP4 g.2834C>G, FABP4 g.3533T>A, FABP4 g.3691G>A, SCD g.10153A>G, SCD g.10329T>C, CPE g.601T>C, EDG1 g.166A>G, NPY g.4271T>C, GPD1 g.2766C>T, PDE1B g.17122A>G, PDE1B g.17507A>C, TNNT1 g.6650C>T 및 RORC g.20152A>G 등 총 15개의 도체형질 관련 분자표지들에 대해 대규모 상업축 한우 집단(총 1,536두)을 대상으로 SNP 유전자형 분석을 수행하고, 분자표지와 도체형질과의 연관성을 조사하였다. PCR-RFLP 분석을 통해 SNP 유전자형과 도체형질과의 연관성을 분석한 결과 APM1 g.1454G>, FABP4 g.3691G>A, SCD g.10153A>G, CPE g.601T>C, PDE1B g.17122A>G, TNNT1 g.6650C>T 및 RORC g.20152A>G 등 총 7개의 SNP가 한우의 도체형질 가운데 근내지방도, 등지방두께, 배최장근단면적, 도체중, 육질등급, 육색 및 성숙도 등과 유의적으로 연관되어 있음을 확인하였다. 본 연구 결과는 이들 SNP가 육질이 우수한 한우 선발을 위한 분자표지로 활용될 수 있음을 시사한다. Carcass traits are the most economically important traits in Hanwoo (Korean cattle). Recently, the development of the field of genomics has made it possible to identify DNA markers for the genetic evaluation of carcass and meat quality traits in beef cattle. The objective of this study was to assess the genetic effects of single nucleotide polymorphism (SNP) markers related to carcass traits by field evaluations in a commercial Hanwoo population. We evaluated 15 SNP markers (TG g.371T>C, APM1 g.1454G>A, FABP4 g.2834C>G, FABP4 g.3533T>A, FABP4 g.3691G>A, SCD g.10153A>G, SCD g.10329T>C, CPE g.601T>C, EDG1 g.166A>G, NPY g.4271T>C, GPD1 g.2766C>T, PDE1B g.17122A>G, PDE1B g.17507A>C, TNNT1 g.6650C>T, and RORC g.20152A>G) related to carcass traits in Hanwoo. Genotyping of these SNP markers was performed using PCR-RFLP analysis in Hanwoo steers (n = 1,536) to evaluate their association with carcass traits. Seven SNPs, APM1 g.1454G>, FABP4 g.3691G>A, SCD g.10153A>G, CPE g.601T>C, PDE1B g.17122A>G, TNNT1 g.6650C>T, and RORC g.20152A>G, were significantly associated with carcass traits such as marbling score (MS), backfat thickness (BF), musculus longissimus dorsi area (LDA), carcass weight (CW), meat grade (MG), meat color (MC), and maturity score (MA). The results suggest that these SNPs may be used as DNA markers for the selection of Hanwoo with higher meat quality.

한우 CLMN 유전자 exon 8번 영역의 신규 단일염기다형과 근내지방도의 연관성에 관한 연구

신성철(Sung-Chul Shin),정의룡(Eui-Ryong Chung) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.12

본 연구는 한우 CLMN 유전자 exon 8번 영역의 단일염기다형과 육량 및 육질형질과의 연관성을 평가하기 위해 수행하였다. 또한, 한우 등심조직에서 근육 내 지방함량의 극명한 차이를 나타내는 고지방육 그룹과 저지방육 그룹 간 CLMN 유전자의 발현양상을 비교 분석하였다. 그 결과 CLMN 유전자는 고지방육 그룹에서 더 높게 발현되었다. 한우 CLMN 유전자의 exon 8번 영역에서 총 9개의 단일염기다형을 검출하였으며, 이들 SNP의 유전자형과 육량 및 육질형질과의 연관성을 평가하기 위해 direct-sequencing 분석을 통하여 각 개체별 SNP genotyping을 수행하였다. 그 결과, exon 8번 영역 내에 존재하는 g.23249G>C SNP가 근내지방도 형질과 유의적인 연관성이 있는 것으로 분석되었다 즉, CC 및 GC 유전자형을 가진 개체들은 GG 유전자형을 가진 개체들에 비해 유의적으로 더 높은 근내지방도를 갖는 것으로 분석되었다. 연관불평형 분석을 통해 CLMN 유전자의 haplotype을 구성하고 육량 및 육질형질과의 연관성을 분석한 결과 근내지방도와 유의적 연관성이 입증되었다. 즉, CC-CC haplotype(g.23249G>C and g.23465T>C SNPs)을 가진 개체들이 CT 및 GT haplotype을 갖는 개체들에 비해 유의적으로 더 높은 근내지방도를 갖는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 발굴된 CLMN 유전자의 SNP는 육량과 육질형질이 우수한 한우를 선발하기 위한 분자 마커로 활용 가능할 것으로 사료된다. This study aimed to identify single nucleotide polymorphisms in exon 8 region of the calmin (CLMN) gene and to evaluate their associations with meat yield and quality traits in Hanwoo (Korean cattle). We compared gene expression pattern of CLMN between high and low marbling score groups with extremely different intramuscular fat content of the longissimus lumborum muscles in Hanwoo. The CLMN gene was highly expressed in the high marbling score group. Total of nine SNPs were identified in the exon 8 region of CLMN gene, genotyping of the SNPs was carried out using direct-sequencing analysis in Hanwoo population (n=300) to evaluate their association with meat yield and quality traits. As a result, g.23249G>C in exon 8 was significantly associated with marbling score. Animals with the CC and GC genotypes had higher marbling score than those with the GG genotype. We constructed haplotypes of CLMN gene by linkage disequilibrium analysis and analyzed association between haplotypes and meat yield and quality traits. Haplotype of CLMN gene was associated with marbling score. As a result, animals with the CC-CC haplotype (g.23249G>C and g.23465T>C SNPs) had higher marbling score than those with CT and GT haplotypes. These findings suggest that the SNPs of bovine CLMN gene may be a useful molecular marker for selection of meat quality traits in Hanwoo.

젖소에서 생화학적 다형현상과 생산형질간의 상관관계 분석에 관한 연구

정호영,이학교,전기준,유충현,박경도,김경남,정의룡 ( Ho Young Chung,Hak Kyo Lee,Ki Jun Chen,Chung Hyun Yoo,Kyung Do Park,Kyung Nam Kim,Eui Ryong Chung ) 한국낙농학회 1996 韓國酪農學會誌 Vol.18 No.1

제한효소 절단형에 의한 젖소와 한우 mitochondrial DNA 의 다형현상에 관한 연구

정의룡,정호영 한국낙농학회 1995 韓國酪農學會誌 Vol.17 No.2