KR101808221B1 - 인지 기능 예측용 aqp4 유전자의 단일 염기 다형성을 검출하는 프라이머, 마이크로어레이, 및 키트, 및 이를 이용한 방법 - Google Patents

Abstract

일 양상에 따른 프라이머, 마이크로어레이, 키트, 및 이를 이용하여 개체의 인지 기능을 예측하는 방법 또는 인지 기능 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여 개체의 SNP를 분석하는 방법에 의하면, 개체의 인지 기능의 수준을 예측 또는 측정할 수 있다. 예측된 개체의 인지 기능 수준은 치매, 알츠하이머병, 기억력 장애 등의 인지 기능 장애의 진단 또는 치료를 위한 정보로 이용될 수 있고, 개체의 인지 기능 수준별 학습 가이드를 제공하거나, 영재 개발 및 적성 검사 등에 이용할 수 있다.

Description

인지 기능 예측용 AQP4 유전자의 단일 염기 다형성을 검출하는 프라이머, 마이크로어레이, 및 키트, 및 이를 이용한 방법{Primer, microarray, and kits analyzing single nucleotide polymorphism of AQP4 gene for prediction of cognitive capacity, and method using the same}

AQP4 유전자의 단일 염기 다형성의 유전자 분석을 통하여 인지 기능을 예측하기 위한 프라이머, 마이크로어레이, 및 키트, 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.

인지(cognition)는 정보 또는 지식을 획득하고 사고, 경험, 및 감각 등을 통해 이해하는 정신 작용을 말한다. 인지 기능(cognitive capacity)은 뇌가 특정 순간에 보유할 수 있는 정보의 총 양을 말하고, 사물을 분별하여 인지할 수 있는 능력이다. 인간의 인지 기능은 개인차가 있고, 개인의 적성, 지능 및 창의성 등 다양한 능력을 검사하여 측정될 수 있다. 인간의 인지 기능은 노화 과정에 의해 자연스럽게 저하되고, 인지 장애, 예를 들어 기억력 장애, 치매, 알츠하이머 병 등에 의해 인지 기능이 감소할 수 있다.

단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism: SNP)은 인간 유전체상에 가장 많이 존재하는 형태의 유전적 다형성으로, 유전체 상의 특정 염기서열 하나의 변화를 말한다. 유전학적으로 SNP는 그 위치에 따라 각 개체에 큰 차이를 야기할 수 있다. 예를 들어, SNP가 단백질을 암호화하고 있는 위치에 존재할 경우, 단백질의 구조에 영향을 미쳐 단백질 기능이 달라질 수 있고, 질병과도 연관될 수 있다. SNP가 단백질을 암호화하지 않는 비암호화 영역에 존재할 경우, 즉 프로모터(promoter) 또는 인트론(intron)에 존재할 경우, 각각에 대하여 단백질의 발현 수준에 차이를 가져와 그 단백질의 전체적인 활성이 줄어들 수 있고, 선택적 이어맞추기(alternative splicing)를 통하여 비정상적 단백질이 발현될 수도 있다.

따라서, 인기 지능을 예측 또는 측정할 수 있는 SNP를 발굴할 필요가 있다.

인지 기능 예측용 프라이머, 마이크로어레이, 또는 키트를 제공한다.

개체의 인지 기능을 예측하는 방법 또는 개체의 인지 기능 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.

일 양상은 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 또는 이들의 조합을 포함하는 인지 기능 예측용 프라이머를 제공한다.

용어 "인지(cognition)"는 정보 또는 지식을 획득하고 사고, 경험, 및 감각 등을 통해 이해하는 정신 작용을 말한다. 인지는 감각, 지각, 언어능력, 운동 제어, 이해, 적용, 분석, 유추, 창의적 문제 해결, 및 학습 등의 정신 활동을 포함한다.

용어 "인지 기능(cognitive capacity)"은 뇌가 특정 순간에 보유할 수 있는 정보의 총 양을 말하고, 사물을 분별하여 인지할 수 있는 능력이다. 인지 기능은 개인차가 있고, 개인의 적성, 지능 및 창의성 등 다양한 능력을 검사하여 측정될 수 있다. 인지 기능의 수준 또는 인지 수준은 노화, 치매, 알츠하이머, 기억력 감퇴 등의 다양한 원인에 의해 저하될 수 있다.

용어 "프라이머 (primer)"는 중합효소에 의한 뉴클레오티드의 중합반응에서, 개시점으로 작용할 수 있는 단일가닥의 폴리뉴클레오티드를 말한다. 예를 들면, 상기 프라이머는 적합한 온도 및 적합한 완충액 내에서 적합한 조건, 즉, 4종의 다른 뉴클레오시드 트리포스페이트 및 중합효소의 존재 하에서 주형-지시(template-directed) DNA 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 단일가닥의 폴리뉴클레오티드일 수 있다. 프라이머의 적합한 길이는 다양한 인자, 예를 들어, 온도와 프라이머의 용도에 따라 달라질 수 있다. 상기 프라이머는 길이가 15 내지 30 뉴클레오티드인 것일 수 있다. 예를 들어, 프라이머의 길이가 짧을수록, 낮은 어닐링(annealing) 온도에서 주형과 충분히 안정된 혼성화 복합체를 형성할 수 있다.

상기 프라이머는 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 프라이머는 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 내지 100개, 10개 내지 100개, 10개 내지 80개, 10개 내지 60개, 10개 내지 40개, 10개 내지 20개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적일 수 있다.

상기 프라이머는 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 내지 100개, 10개 내지 100개, 10개 내지 80개, 10개 내지 60개, 10개 내지 40개, 10개 내지 20개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적일 수 있다.

상기 프라이머의 길이는 약 5 내지 약 100 뉴클레오티드(이하, 'nt'라고 함), 약 10 내지 약 80 nt, 약 10 내지 약 60 nt, 약 10 내지 약 50 nt, 약 10 내지 약 40 nt, 약 10 내지 약 30 nt, 또는 약 10 내지 약 20 nt일 수 있다.

상기 다형성 부위(polymorphic site)는 핵산 서열 중 단일 염기 다형성을 나타내는 부위를 말한다. 용어 "단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism: SNP)"은 핵산 서열에서 하나의 뉴클레오티드의 차이를 보이는 유전적 변화 또는 변이를 말한다. 집단에서 1% 이상 또는 5% 이상의 빈도로 존재하는 2개 이상의 대립 염기서열이 발생하는 위치일 수 있다.

상기 프라이머는 아쿠아포린(Aquaporin: AQP)4 유전자의 단일 염기 다형성의 유전자형을 분석하기 위한 프라이머일 수 있다. 아쿠아포린(aquaporin: AQP)은 세포 내에 물의 출입을 조절하는 막 단백질이다. 아쿠아포린은 내재 단백질(major intrinsic protein)에 속하고, 세포막에 구멍을 형성한다. 아쿠아포린은 이온이나 용질의 이동을 방해하면서 선택적으로 물 분자의 출입을 조절할 수 있다. 아쿠아포린은 여섯 개의 시계방향으로 정렬된 막을 관통하는 α-나선 폴리펩티드로 이루어지고, 세포질쪽으로 아쿠아포린의 N-말단과 C-말단이 존재한다. 포유동물에서 13 종의 아쿠아포린이 알려져 있다. 상기 AQP4는 인간의 경우 AQP4 유전자에 의해 암호화되는 단백질일 수 있다. AQP4는 인간의 경우 GenBank Accession No. NP_001641의 폴리펩티드, 또는 GenBank Accession No. NM_001650의 핵산 서열에 의해 암호화되는 폴리펩티드일 수 있다. 상기 AQP4 유전자는 Entrez Gene ID 361의 핵산 서열일 수 있다. 상기 AQP4 유전자는 인간의 18번 염색체에서 24432008 내지 24445716 번째 뉴클레오티드의 핵산 서열일 수 있다. 상기 AQP4는 인간의 왼쪽 후측 하측두 피질(Left Posterior Inferior Temporal Cortex: LPITC) 부위의 세포에 존재할 수 있다. 상기 AQP4는 성상아교세포(astrocyte)에서 선택적으로 발현할 수 있다.

상기 프라이머는 AQP4의 SNP ID rs162008 또는 SNP ID rs335929의 유전자형을 검출하기 위한 프라이머일 수 있다. 상기 rs162008은 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위일 수 있다. 상기 rs162008은 AQP4의 5'-UTR(untranslated region)에 존재할 수 있다. 상기 rs162008은 C/C, C/T, 또는 T/T의 유전자형(genotype)을 가질 수 있다. rs162008의 유전자형이 C/C인 경우, 개체의 인지 기능이 우수한 것으로 예측될 수 있다. 상기 rs335929는 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위일 수 있다. 상기 rs335929는 AQP4의 3'-UTR에 존재할 수 있다. 상기 rs335929는 C/C, A/A, 또는 A/C의 유전자형을 가질 수 있다. rs335929의 유전자형이 C/C인 경우, 개체의 인지 기능이 우수한 것으로 예측될 수 있다.

상기 SNP ID rs162008 및 SNP ID rs335929는 인간 AQP4 유전자의 SNP ID rs162008 또는 rs335929의 위치를 기준으로 양쪽으로 100 kb까지의 위치에 존재하는 SNP와 연관 비평형 관계를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 SNP ID rs162008 및 SNP ID rs335929는 SNP ID rs74508711, rs72878740, rs150537469, rs9954200, rs1941541, rs12606498, rs79668602, rs6508459, rs55738819, rs75755529, rs9951307, rs16942851, 18:24432324, 18:24432325, rs61327137, rs73945975, rs12604514, rs8096601, rs62083709, rs12953446, rs4800270, rs3763043, rs68006382, rs71353406, rs335931, rs74482576, rs4420613, rs138477708, rs3865410, rs74163671, rs76651967, rs61621235, rs335930, rs455671, rs63514, rs162009, rs162007, rs16958776, rs16942806, rs10164026, rs17614110, rs11661081, rs12455617, rs2000691, rs3875089, rs3763040, rs4800773, rs200207397, rs186233984, rs72878740, rs79668602, rs75755529, rs61327137, rs73945975, rs74482576, rs4800773, rs455671, rs63514, rs162009, rs9954200, rs8096601, rs62083709, rs55738819, rs16942851, rs14393, rs1058424, rs335929, rs3763043, rs68006382, rs71353406, rs335931, rs162007, rs4420613, rs138477708, rs3865410, rs74163671, rs76651967, rs189726056, rs61621235, rs162006, 및 rs2075575으로 이루어진 군으로부터 선택된 SNP와 연관 비평형 관계를 가질 수 있다.

상기 프라이머는 프로브(probe)로 이용될 수 있다. 상기 프로브(probe)는 핵산의 상보성 가닥에 서열 특이적으로 결합할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 말한다. 상기 프로브는 핵산 혼성화 방법, 예를 들어 서던 블로팅 또는 DNA 칩을 이용한 방법에 이용될 수 있다.

다른 양상은 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 또는 이들의 조합을 포함하는 인지 기능 예측용 마이크로어레이를 제공한다.

상기 마이크로어레이는 AQP4 유전자의 단일 염기 다형성의 유전자형 분석을 위한 인지 기능 예측용 마이크로어레이일 수 있다.

마이크로어레이(microarray)는 기판 표면의 구분된 영역에 상기 폴리뉴클레오티드가 높은 밀도로 고정화되어 있는 것을 말한다. 상기 마이크로어레이는, 상기 영역이 예를 들면 400개/㎠ 이상, 103개/㎠ 이상, 또는 104개/㎠ 이상의 밀도로 기판 상에 배열되어 있는 것일 수 있다.

상기 마이크로어레이는 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 마이크로어레이에 고정된 폴리뉴클레오티드는 DNA 또는 RNA일 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드는 단일 가닥 또는 이중 가닥일 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드는 천연 뉴클레오티드, 천연 뉴클레오티드의 유사체, 천연 뉴클레오티드의 당, 염기 또는 인산 부위가 변형되어 있는 뉴클레오티드, PNA(peptide nucleic acid),및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드는 검출가능한 표지(예를 들면, Cy3 또는 Cy5 형광성 물질)가 그의 3'-말단, 중간, 또는 5'-말단에 부착된 것일 수 있다.

상기 마이크로어레이에 고정되는 폴리뉴클레오티드는 길이가 약 5 내지 약 100 nt, 약 10 내지 약 80 nt, 약 10 내지 약 60 nt, 약 10 내지 약 50 nt, 약 10 내지 약 40 nt, 약 10 내지 약 30 nt, 또는 약 10 내지 약 20 nt일 수 있다.

다른 양상은 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 또는 이들의 조합을 포함하는 인지 기능 예측용 키트를 제공한다.

상기 기트는 AQP4 유전자의 단일 염기 다형성의 유전자형 분석을 위한 인지 기능 예측용 키트일 수 있다.

상기 키트는 중합 반응에 필요한 시약, 예를 들면 dNTP, 중합효소 및 발색제 등을 더 포함할 수 있다.

다른 양상은 개체의 생물학적 시료로부터 핵산 시료를 수득하는 단계; 수득된 핵산 시료로부터 서열번호 1 또는 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드의 다형성 부위의 유전자형을 분석하는 단계로서, 상기 다형성 부위는 서열번호 1의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드이거나 또는 서열번호 2의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드인 것인 단계; 및 서열번호 1에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C이거나, 서열번호 2에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C이거나, 이들의 조합인지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 개체의 인지 기능 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여 개체의 단일 염기 다형성을 분석하는 방법을 제공한다.

상기 방법은 인지 기능을 예측하는 방법일 수 있다.

상기 방법은 개체의 생물학적 시료로부터 핵산 시료를 수득하는 단계를 포함한다.

상기 개체는 인간을 포함한 포유동물일 수 있다.

상기 생물학적 시료는 생물로부터 수득된 시료를 말한다. 상기 생물학적 시료는 예를 들면 조직, 소변, 점액, 타액, 눈물, 혈액, 혈장, 혈청, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액, 양수액 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 조직은 뇌 조직일 수 있다.

상기 생물학적 시료로부터 핵산 시료를 수득하는 단계는 통상의 DNA 분리방법에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 표적 핵산을 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reactionL: PCR), 리가제 연쇄 반응(ligase chain reaction: LCR), 전사 증폭(transcription amplification), 또는 실시간-핵산 서열 기초 증폭(realtime-nucleic acid sequence based amplification: NASBA)을 통하여 증폭하고 이를 정제하여 얻을 수 있다.

상기 방법은 수득된 핵산 시료로부터 서열번호 1 또는 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드의 다형성 부위의 유전자형을 분석하는 단계를 포함한다.

상기 다형성 부위는 서열번호 1의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드이거나 또는 서열번호 2의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드이다.

상기 유전형을 분석하는 단계는 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 핵산 서열과 동일 또는 상보적인 핵산 서열을 포함하는 프라이머; 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 핵산 서열과 동일 또는 상보적인 핵산 서열을 포함하는 프라이머; 또는 이들의 조합을 사용하여 수행될 수 있다.

상기 유전형을 분석하는 단계는 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 이상의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 이상의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 또는 이들의 조합이 고정된 마이크로어레이에 상기 핵산 시료를 혼성화시키는 단계; 및 혼성화 결과를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 마이크로어레이에 고정되는 폴리뉴클레오티드는 길이가 약 5 내지 약 100 nt, 약 10 내지 약 80 nt, 약 10 내지 약 60 nt, 약 10 내지 약 50 nt, 약 10 내지 약 40 nt, 약 10 내지 약 30 nt, 또는 약 10 내지 약 20 nt일 수 있다.

마이크로어레이 상에서의 핵산의 혼성화 및 혼성화 결과의 검출은 당업계에 잘 알려져 있다. 상기 검출은 예를 들면, 핵산 시료를 형광 물질 예를 들면 Cy3 및 Cy5와 같은 물질을 포함하는 검출가능한 신호를 발생시킬 수 있는 표지 물질로 표지한 다음, 마이크로어레이 상에 혼성화하고 상기 표지 물질로부터 발생하는 신호를 검출함으로써 혼성화 결과를 검출할 수 있다.

상기 방법은 서열번호 1에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C이거나, 서열번호 2에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C이거나, 이들의 조합인지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.

상기 서열번호 1에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C인 경우, C/T 또는 T/T인 경우에 비해 뇌세포에서 AQP4의 발현 수준이 증가할 수 있다. 상기 뇌세포는 왼쪽 후측 하측두 피질의 뇌세포일 수 있다. 상기 뇌세포는 성상아교세포일 수 있다. 상기 서열번호 1에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C인 경우 개체의 인지 기능이 우수한 것으로 예측될 수 있다.

상기 서열번호 2에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C인 경우, A/A 또는 A/C인 경우에 비해 뇌세포에서 AQP4의 발현 수준이 증가할 수 있다. 상기 뇌세포는 왼쪽 후측 하측두 피질의 뇌세포일 수 있다. 상기 뇌세포는 성상아교세포일 수 있다. 상기 서열번호 2에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C인 경우 개체의 인지 기능이 우수한 것으로 예측될 수 있다.

일 양상에 따른 프라이머, 마이크로어레이, 키트, 및 이를 이용하여 개체의 인지 기능을 예측하는 방법 또는 인지 기능 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여 개체의 SNP를 분석하는 방법에 의하면, 개체의 인지 기능의 수준을 예측 또는 측정할 수 있다. 예측된 개체의 인지 기능 수준은 치매, 알츠하이머병, 기억력 장애 등의 인지 기능 장애의 진단 또는 치료를 위한 정보로 이용될 수 있고, 개체의 인지 기능 수준별 학습 가이드를 제공하거나, 영재 개발 및 적성 검사 등에 이용할 수 있다.

도 1a는 GRE 학습 전후에 시험 대상자의 뇌의 구조를 MRI를 이용하여 측정한 영상을 나타내고, 도 1b는 GRE 학습 전후에 ΔLPITC의 회백질 밀도(%)에 대한 산출된 ΔCVLT 향상도(Z-점수)의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 2a는 AQP4 유전자에 존재하는 연관 비평형 데이터를 나타내고, 도 2b는 도출된 SNP의 위치를 나타낸다.
도 3은 총 학습 시간(분)에 대한 ΔLPITC의 회백질 밀도(%)를 나타내는 그래프이다.
도 4a는 AQP4의 프로모터와 SNP rs162008을 포함하는 5'-UTR을 벡터에 클로닝하는 모식도를 나타내고, 도 4b는 AQP4 SNP 유형에 따른 루시퍼라제 분석 결과를 나타내는 그래프이다.

이하 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 아쿠아포린4의 단일 염기 다형성에 따른 인지 기능의 차이

1. 학습에 의한 뇌 크기의 변화 와 학습 습득 정도의 상관 관계

학습에 의해 뇌 크기의 변화가 있는지를 보기 위해, 시험 대상자(성인 대학생) 45명을 대상으로 미국 대학원 입학 자격 시험(Graduate Record Examination: GRE)를 약 30일 동안 학습하게 하였다.

자기 공명 영상장치(magnetic resonance imaging: MRI)를 이용하여, GRE 학습의 전후에 뇌의 구조를 측정하였다. 수득된 MRI 영상을 도 1a에 나타내었다. 도 1a에서, Z 값은 GRE 학습 전에 비해서 후에 커진 정도차의 유의미성을 나타내는 척도로서, 값이 클수록 정도차의 통계적 유의성이 높은 것이다. 도 1a에 나타난 바와 같이, 왼쪽 후측 하측두 피질(Left Posterior Inferior Temporal Cortex: LPITC) 부위가 학습 전에 비해 학습 후에 커지는 것을 확인하였다.

또한, 시험 대상자들의 학습 능력을 측정하기 위해 캘리포니아 언어 학습 시험(California Verbal Learning Test: CVLT)를 시행하였다. CVLT 시행 결과로부터 학습 전후 Z-점수의 차이를 계산하여 ΔCVLT 향상도(Z-점수)를 산출하였다. 또한, 상기 MRI 영상으로부터 학습 전후 LPITC에서 회백질 밀도의 차이를 계산하여 ΔLPITC의 회백질 밀도(%)를 산출하였다. ΔLPITC의 회백질 밀도(%)에 대한 산출된 ΔCVLT 향상도(Z-점수)를 나타내는 그래프를 도 1b에 나타내었다. 도 1b에서, β 값은 0.35이고, P 값은 0.02이다. 상기 β 값은 표준화된 계수로서, X축의 값 즉, ΔLPITC의 회백질 밀도(%)가 1 표준 편차 값이 증가할 때, Y축의 값, 즉 ΔCVLT 향상도(Z-점수)가 몇 표준편차 증가하게 되는지를 보여주는 척도이다. 상기 P 값은 이 관계의 유의성을 나타내 주는 값으로서 0.05 미만이면 통계적으로 유의하게 연관되어 있다고 볼 수 있다. 도 1b에 나타난 바와 같이, LPITC의 크기 변화와 CVLT 향상도 사이에 양적 상관관계가 있음을 확인하였다.

2. AQP4 유전자의 단일 염기 다형성의 표적 선정

AQP4 유전자의 18개 후보 SNP 중 한국인을 포함하는 아시아인 군집에서의 발생 빈도와 연관 비평형(Linkage disequilibrium) 데이터를 바탕으로 하여 단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism: SNP) 번호 rs162008(서열번호 1), rs335929(서열번호 2), 및 rs1058424(서열번호 3)의 단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism: SNP) 후보를 도출하였다(도 2a).

도출된 SNP가 AQP4 유전자 지도에서 5'- 또는 3'-UTR의 위치에 존재함을 확인하였다(도 2b).

3. SNP 유전형질분석

2.에서 도출된 rs162008, rs335929, 및 rs1058424의 SNP 유형을 확인하였다.

구체적으로, 상기 SNP들의 특이적 SNP 프라이머 세트(Life Technologies)를 사용하여 정량적-역전사 중합효소 연쇄 반응(quantitative-reverse transcription polymerase chain reaction: qRT-PCR)을 수행하였다.

qRT-PCR의 실험 조건은 제조사가 제공하는 정보를 이용하였고, 다음과 같다. qRT-PCR은 5 ㎕의 2X TaqMan Master Mix, 5 ㎕의 20X assay working stock (SNP 표적 프라이머), 4.5 ㎕의 뉴클레아제를 포함하지 않는 물을 포함하여 총 10 ㎕의 반응물로 수행하였다. RT-PCR 실험 조건은 95℃에서 10분(효소 활성화), 95℃에서 15초 (변성), 및 60℃에서 1분(어닐링/신장)을 1 회로 하여 총 40회 반복하였다.

qRT-PCR 수행 결과, rs162008은 C/C, C/T, 및 T/T의 세 유형으로 나뉘고, rs335929는 C/C, A/A, 및 A/C의 세 유형으로 나뉘고, 및 rs1058424는 A/A, A/T, 및 T/T의 세 유형으로 나뉘는 것을 확인하였다.

4. AQP4 SNP 타입에 따른 MRI 결과의 그룹화

희귀 세포 크기(Sparse cell size)를 피하기 위한 우성 모델에 근거하여 시험 대상자들의 SNP 유형을 주요 빈도 대립형질 동형접합체 그룹과 나머지 그룹의 두 그룹으로 나누었다.

총 학습 시간(분)에 대한 ΔLPITC의 회백질 밀도(%)를 나타내는 그래프를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이, rs162008 및 rs335929의 경우 GRE 학습에 따른 뇌 크기의 변화가 SNP 그룹에 따라 현저하게 나뉘었지만, rs1058424는 GRE 학습에 따른 뇌 크기의 변화와 SNP 그룹간에 구별되지 않았다. 또한, rs162008 및 rs335929는 주요 빈도 대립형질 동형접합체 그룹에서 뇌 크기의 변화가 크다는 것을 확인하였다.

5. SNP 타입에 따른 AQP4의 기능적 차이

SNP 타입에 따른 AQP4의 기능적인 차이를 보기 위해 루시퍼라제 분석을 수행하였다.

구체적으로, AQP4의 프로모터와 SNP rs162008을 포함하는 5'-UTR을 루시퍼라제 유전자를 포함하는 벡터인 pGL3 베이직 벡터에 클로닝하고(도 4a), 클로닝된 벡터를 HEK293T 세포에 형질감염시켰다. AQP4의 발현을 나타내는 루시퍼라제 분석을 수행하고, 그 결과를 도 4b에 나타내었다 (*:p<0.05 , **: p<0.01, ***: p<0.001, N.S.: 유의하지 않음(non-significant)).

도 4b에 나타난 바와 같이, rs162008의 SNP에 T 뉴클레오티드를 포함한 벡터가 C 뉴클레오티드만 가지고 있는 벡터에 비해 AQP4 발현이 현저하게 감소하였다. 따라서, 1.에서 확인된 학습에 따른 뇌 크기 변화가 AQP4 발현 정도에 의해 기인되고, AQP4의 SNP 유형에 의존함을 확인하였다.

<110> Korea Institute of Science and Technology <120> Primer, microarray, and kits analyzing single nucleotide polymorphism of AQP4 gene for prediction of cognitive capacity, and method using the same <130> PN113253KR <160> 3 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1001 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SNP ID rs162008 in Aquaporin 4 gene <400> 1 ggaaatgatc aacacaatta gatttgcttc ttttgcccca gaacaaagcg ggtttgttga 60 tgtactgaat cggacacatt actttctagc tgaacactca gcttcatcca ctccaggaca 120 gctgagcgtc tgggtgagta atttttccga agaaatgtac tatagctaga ttcacctcca 180 tagggtaatt ttcctgggct tttgcagatc tgaaacatat ggaggatttg gctaaaaagc 240 atcccttttc ttctaccttc tctatgcctc tcttctgaaa atgcccagta ctcagatcta 300 aaagaaccac ccacctgccc tatagctgcc ttccagattc tgcctaagaa ggcacaaaca 360 tctataataa aagagacagt ttcatctttt ggccctaagc gttgttccct taaggcaaag 420 aaggacttac ccccaccgcc ttgctgtggg tctgtcactc atgccttccc cagccagagt 480 gcagctctca ttgcctgccc ygcagctccc tgtgtgctgg gagtcagatt acggccactt 540 gtctgattgg gtttttggag tgttaggggt ggaaagattc tgcaccatgt ggcaatcgct 600 aagttatatt tgaacttgaa gtagcttttc tgtacctgat cactgtagac acagggcatt 660 tcaggaatgc aaaaacattt acttaatttt tttttttttg agacagtaat ttttgaaaat 720 gaggatttcc ttaaatcttt atttgaattc tttctaccat gaagaattgt tcagaatttg 780 tcttgtttgg ttatatgttg tagttgaaat tgggcaatta ttagaaaatg aatttgtata 840 atccagcagt taacatgaat ttagatagag acttcagtgc atttagtttt tagccaatga 900 attctgtttg aagtttttga tctgagaaga agcattataa gaacaatata taactgcagc 960 tccatttata gcacaggcag cactgatttg gacaataaaa a 1001 <210> 2 <211> 1001 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SNP ID rs335929 in Aquaporin 4 gene <400> 2 cacgagaagt gagagagcag agattgggac agggccttta caccttctag agtgaacaca 60 gcttaataat caacaaaaag ccaggactca actagctaag ttcttgttat caaaaatatg 120 tctcagctaa tgtttaaata tagataacca aagttacaaa caaaatcccc agttttgcca 180 ataaattttt taaaaataag caaagtggta aaggggttaa aagcttagat cgtaaaactg 240 gtgtggtgca tttgagggtg tgcactgaaa acagatcaac cgtttgatac ccgaatacag 300 atctcctttt tgtttgtgat ttttgtatga tgataacttt gcctctgcct ctacaagatt 360 ttacgagtct gcttgtcttg aatctcaata ggtgccctta tgatttggga aggatttctg 420 aatattcttt tcaaatttct gggctttagt cccacattac cttgggcatt gaggaggaag 480 aaataccatg aaatgaagtt mgaattgaaa cttgggtatt tgtgatataa atggaaggaa 540 gtaactgatg agcagtgaca cttgctaatg ctcttttgcc aaggtagtct atgcataagg 600 gattgctcat aaaagaactt gttatatttt ctctcttgaa tgtgcatgac tgtgacatac 660 tgtattttgc cattgttaaa ctcagtttaa tagaataaat attcaaataa gaattgacta 720 taccaatatt ccagtagaga aggaataagc tgatagacgt gtctttgagt tctgtcaggc 780 aagacttaac caaatcttga cacacggtta aaattggttg ttaatgaaag gtaactagat 840 aaaataggta tatatttgct taagaacatt ttaaaaatat ttcttttttt agatttggaa 900 ttcacaatag gtttcttccg ttcctccttt gtaaattatg aaatatttat tgtttagact 960 gagtaatatg acatgaaaca acaaacctgc acatttctaa t 1001 <210> 3 <211> 1001 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SNP ID rs1058424 in Aquaporin 4 gene <400> 3 gtctaaacaa taaatatttc ataatttaca aaggaggaac ggaagaaacc tattgtgaat 60 tccaaatcta aaaaaagaaa tatttttaaa atgttcttaa gcaaatatat acctatttta 120 tctagttacc tttcattaac aaccaatttt aaccgtgtgt caagatttgg ttaagtcttg 180 cctgacagaa ctcaaagaca cgtctatcag cttattcctt ctctactgga atattggtat 240 agtcaattct tatttgaata tttattctat taaactgagt ttaacaatgg caaaatacag 300 tatgtcacag tcatgcacat tcaagagaga aaatataaca agttctttta tgagcaatcc 360 cttatgcata gactaccttg gcaaaagagc attagcaagt gtcactgctc atcagttact 420 tccttccatt tatatcacaa atacccaagt ttcaattcta acttcatttc atggtatttc 480 ttcctcctca atgcccaagg waatgtggga ctaaagccca gaaatttgaa aagaatattc 540 agaaatcctt cccaaatcat aagggcacct attgagattc aagacaagca gactcgtaaa 600 atcttgtaga ggcagaggca aagttatcat catacaaaaa tcacaaacaa aaaggagatc 660 tgtattcggg tatcaaacgg ttgatctgtt ttcagtgcac accctcaaat gcaccacacc 720 agttttacga tctaagcttt taaccccttt accactttgc ttatttttaa aaaatttatt 780 ggcaaaactg gggattttgt ttgtaacttt ggttatctat atttaaacat tagctgagac 840 atatttttga taacaagaac ttagctagtt gagtcctggc tttttgttga ttattaagct 900 gtgttcactc tagaaggtgt aaaggccctg tcccaatctc tgctctctca cttctcgtga 960 catttgttga taatctttac tgcaagtgta atgatatttg a 1001

Claims (7)

1. 삭제
2. 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드;
   서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 또는
   이들의 조합을 포함하는 인지 기능 예측용 마이크로어레이.
3. 서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드;
   서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드를 포함하는 5개 내지 100개의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 또는
   이들의 조합을 포함하는 인지 기능 예측용 키트.
4. 개체로부터 분리된 생물학적 시료로부터 핵산 시료를 수득하는 단계;
   수득된 핵산 시료로부터 서열번호 1 또는 서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드의 다형성 부위의 유전자형(genotype)을 분석하는 단계로서,
   상기 다형성 부위는 서열번호 1의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드이거나 또는 서열번호 2의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드인 것인 단계; 및
   서열번호 1에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C이거나, 서열번호 2에서 다형성 부위의 유전자형이 C/C이거나, 이들의 조합인지 여부를 결정하는 단계를 포함하는,
   개체의 인지 기능 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여 개체의 단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism: SNP)을 분석하는 방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 유전자형을 분석하는 단계는
   서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 핵산 서열과 동일 또는 상보적인 핵산 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드;
   서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 핵산 서열과 동일 또는 상보적인 핵산 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드; 또는
   이들의 조합을 포함하는 프로브 또는 프라이머 세트를 사용하여 수행되는 것으로서,
   상기 프라이머 세트는 상기 다형성 부위를 포함하는 핵산 서열을 증폭할 수 있는 것인 방법.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 유전자형을 분석하는 단계는
   서열번호 1의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 이상의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드;
   서열번호 2의 핵산 서열로 구성된 폴리뉴클레오티드에서 그의 5'-말단으로부터 501번째 뉴클레오티드의 다형성 부위를 포함하는 5개 이상의 연속 핵산 서열과 동일하거나 또는 상보적인 폴리뉴클레오티드; 또는
   이들의 조합이 고정된 마이크로어레이에 상기 핵산 시료를 혼성화시키는 단계; 및
   혼성화 결과를 분석하는 단계를 포함하는 것인 방법.
7. 청구항 4에 있어서, 상기 개체는 인간인 것인 방법.

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