한우 지질대사 관련 후보유전자들의 SNP 발굴 및 도체형질과의 연관성 분석 = SNP discovery of candidate genes related to lipid metabolism and its association with carcass traits in Korean cattle

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 한우의 도체 및 육질형질 관련 DNA marker 개발을 목적으로 지방세포분화 과정에서 중추적인 역할을 한다고 보고되어있는 PPARGC1A(peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1 alpha)와 지방세포에서 합성․분비되어 체내의 대사에 영향을 주는 대표적인 ADIPOQ(adiponectin)유전자의 direct-sequencing을 통해 SNP (single nucleotide polymorphism)을 검출하고, PCR-RFLP (restriction fragment length polymorphism) 분석을 통해 검출된 주요 SNP에 대한 각 개체별 SNP marker genotyping을 실시한 후 한우의 도체 및 육질형질과의 통계적 연관성을 분석하였다. 또한, 연관불형평 분석(linkage disequilibrium, LD)을 통해 다수의 SNP marker를 조합한 haplotype을 구성하여 이들과 한우 경제형질과의 연관성을 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.

1. 한우 PPARGC1A 및 ADIPOQ 유전자의 특정 영역에 대한 염기서열 분석 결과 각각 총 14개 및 10개 SNP를 검출하였다.

2. 한우 PPARGC1A 유전자 g.292C>T(intron3) 및 g.1064C>T(intron5) 총 2개 주요 SNP 부위에 대한 SNP genotyping을 목적으로 각각 Acc I 과 Nla Ⅳ제한효소를 이용하여 PCR-RFLP 분석을 실시한 결과 각각의 염기치환에 따른 유전자형별 SNP marker를 검출하였다. 즉, g.292C>T 및 g.1064C>T SNP는 CC,CT 및 TT의 세 가지 유전자형에 해당하는 SNP marker를 검출하였다.

3. 한우 ADIPOQ 유전자 g.1431C>T, g.1436T>C 및 g.1454A>G 총 3개 주요 SNP 부위에 대한 SNP genotyping을 목적으로 각각 Pas I, Tsp509 I 및 Tse I 제한효소를 이용하여 PCR-RFLP 분석을 실시한 결과 각각의 염기치환에 따른 유전자형별 SNP marker를 검출하였다. 즉, promoter 영역 내 g.1431C>T 및 g.1436T>C SNP는 CC,CT 및 TT의 세 가지 유전자형에 해당하는 SNP marker를 검출하였고, g.1454A>G SNP는 AA,AG 및 GG의 세 가지 유전자형에 해당하는 SNP marker를 검출하였다.

4. 한우 PPARGC1A 유전자의 각 SNP marker와 한우 도체 및 육질형질간의 연관성을 통계분석 한 결과 g.292C>T SNP에 의한 각 유전자형별 SNP marker가 한우의 도체형질과 관련된 배최장근단면적과 유의적으로 연관되어 있는 것으로 분석되었다. 또한 g.1064C>T SNP에 의한 각 유전자형별 SNP marker 역시 한우의 도체형질과 관련된 배최장근단면적 및 도체중 육종가 추정치와 유의적으로 연관되어 있는 것으로 분석되었다(P<0.05).

5. 한우 ADIPOQ 유전자의 각 SNP marker와 한우 도체 및 육질형질간의 연관성을 통계분석 한 결과 g.1431C>T와 g.1436T>C SNP 부위에서는 그 어떠한 형질과도 유의적인 연관성이 입증되지 않았고, g.1454A>G SNP 부위에서는 등지방두께, 배최장근단면적, 배최장근단면적육종가 추정치 및 마블링 육종가 추정치에서 유의적인 연관성이 입증되었다(P<0.05).

6. 각 후보유전자 SNP들에 대한 연관불평형 분석을 통해 PPARGC1A 및 ADIPOQ 유전자에서 haplotype을 구성하여 이들과 한우 경제형질과의 연관성을 분석한 결과 PPARGC1A 유전자의 haplotype 조합과 생시체중, 도체중, 도체율, 배최장근단면적, 도체중 육종가 추정치 및 배최장근단면적 육종가 추정치와의 연관성이 입증되었고, ADIPOQ 유전자의 haplotype 조합에서는 그 어떠한 형질과의 연관성이 입증되지 않았다.

7. 결론적으로, 한우 PPARGC1A 및 ADIPOQ 유전자의 특정 SNP marker를 이용하여 육질과 육량이 우수한 고급육 생산 우량 한우의 조기 진단 및 선발에 활용 가능할 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was developed DNA marker in relation to carcass traits in Korean cattle. Associated fat metabolism candidate genes were selected PPARGC1A (peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1 alpha) and ADIPOQ (adiponectin) genes. Selected candidate genes was detected SNP (single nucleotide polymorphism) using direct- sequencing technology and studies SNP genotyping using PCR-RFLP analysis. After SNP genotyping, analyzed statistical association with economic traits in Korean cattle.

1. The PPARGC1A and ADIPOQ genes were detected each total 14 and 10 SNPs in Korean cattle.

3. Among 14 SNP of PPARGC1A gene, the two SNPs (g.292C>T and g.1064C>T) were analyzed SNP genotype by using PCR-RFLP method. The g.292C>T SNP in intron 3 region showed three genotypes (CC, CT and TT) and the g.1064C>T SNP in intron 5 region showed three genotypes (CC, CT and TT).

3. Among 10 SNP of ADIPOQ gene, the three SNPs (g.1431C>T, g.1436T>C and g.1454A>G) were analyzed SNP genotype by using PCR-RFLP method. The g.1431C>T SNP showed three genotypes (CC, CT and TT) and the g.1436T>C SNP showed three genotypes (TT, TC and CC) and the g.1454A>G SNP in promoter region showed three genotypes (AA, AG and GG) by using PCR-RFLP method.

4. The SNP markers of PPARGC1A gene were analyzed statistical association with carcass traits in Korean cattle. The g.292C>T SNP was significantly associated with M. Longissimus dori area trait (p<0.05). Also, The g.1064C>T SNP was significantly associated with M. Longissimus dori area trait and carcass weight-estimated breeding value (p<0.05).

5. The SNP markers of ADIPOQ gene were analyzed statistical association with carcass traits in Korean cattle. The g.1454A>G SNP was significantly associated with carcass traits such as backfat thickness, M. Longissimus dori area and marbling-estimated breeding value trait (p<0.05). Also, The g.1431C>T and g.1436T>C SNPs were no significantly associated with carcass traits.

6. The haplotypes of PPARGC1A and ADIPOQ genes through linkage disequilibrium (LD) analysis using the Haploview 4.1 program were constructed, and analyed associations between haplotypes and carcass traits in Korean cattle. The haplotypes of PPARGC1A gene were significantly affected the live weight, carcass weight, dressing percentage and M. Longissimus dori area traits. But, the haplotypes of ADIPOQ gene were no significantly associated with carcass traits.

7. This results suggest that the gene-specific SNP markers of the PPARGC1A and ADIPOQ genes may be useful as genetic markers for carcass and meat traits in Korean cattle.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• List of Figures ⅰ
• List of Tables ⅳ
• 국문 요약 ⅳ
• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 4
• 1. 공시재료 및 대상 4
• 2. 도체 및 육질형질 관련 후보유전자의 탐색 및 선발 6
• 3. 도체 및 육질형질 관련 후보유전자의 SNP 탐색 및 발굴 6
• 4. PCR-RFLP 분석을 통한 후보유전자 SNP genotyping 9
• 5. 도체 및 육질형질 관련 후보유전자 SNP marker 통계분석 10
• 6. 도체 및 육질형질 관련 후보유전자의 SNP marker와 한우 경제형질과의 연관성 분석 10
• 7. 연관불평형 분석을 통한 SNP pair 간 상관관계 추정 및 haplotype 구성 12
• 8. 도체 및 육질형질 관련 후보유전자 haplotype과 한우 경제 형질과의 연관성 분석 12
• Ⅲ. 결과 및 고찰 13
• 1. 도체 및 육질형질 관련 후보유전자의 SNP 탐색 및 발굴 13
• 2. PCR-RFLP 분석을 통한 도체 및 육질관련 후보유전자 SNP genotyping 15
• 3. 도체 및 육질형질 관련 후보유전자 SNP marker 통계분석 18
• 4. 도체 및 육질형질 관련 후보유전자의 SNP marker과 한우 경제형질과의 연관성 분석 19
• 5. 연관불평형 분석을 통한 SNP pair 간 상관관계 추정 및 haplotype 구성 27
• 6. 도체 및 육질형질 관련 후보유전자 haplotype과 한우 경제 형질과의 연관성 분석 30
• Ⅳ. 참고 문헌 35
• Summary 39