KR102114697B1 - Composition for prediction of swine fecundity using methylation status of ZPBP gene and method for predictioin of swine fecundity using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ZPBP 유전자의 메틸화를 이용한 돼지의 산자수 예측용 조성물 및 이를 이용한 예측방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 ZPBP 유전자의 메틸화를 이용하여, 다산성 돼지의 조기 선발 및 산자수를 예측할 수 있다. The present invention relates to a composition for predicting the birth number of pigs using methylation of the ZPBP gene and a prediction method using the same. More specifically, the present invention can predict the early selection and number of births of a fertile pig using methylation of the ZPBP gene.

Description

ZPBP 유전자의 메틸화를 이용한 돼지의 산자수 예측용 조성물 및 이를 이용한 산자수 예측방법{Composition for prediction of swine fecundity using methylation status of ZPBP gene and method for predictioin of swine fecundity using the same}Composition for prediction of swine fecundity using methylation of ZPBP gene and method for predicting litter size using same ZPBP gene and method for predictioin of swine fecundity using the same}

본 발명은 ZPBP 유전자의 메틸화를 이용한 돼지의 산자수 예측용 조성물 및 이를 이용한 예측방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 다산성 돼지를 조기에 선발할 수 있고 산자수를 정확하게 예측할 수 있는, 산자수 연관 ZPBP 유전자의 DNA 메틸화 마커, 이를 이용한 돼지의 산자수 예측용 조성물 및 이를 이용한 산자수 예측방법에 관한 것이다. The present invention relates to a composition for predicting the birth number of pigs using methylation of the ZPBP gene and a prediction method using the same. In more detail, the present invention is a DNA methylation marker of a ZPBP gene associated with an abundance that can select a fertile pig at an early stage and accurately predict the number of litters, a composition for predicting the number of pigs using the same, and a method of predicting the number of pigs using the same It is about.

모돈의 최적의 생산성과 수태 효율을 유지하는 것은 양돈 산업의 경제적 측면에서 매우 중요한 요소이다. 그러나, 돼지의 산자수는 복잡한 생리학적 특성으로 인해 배란율, 수정력, 배아의 생존력 및 태아의 생존력과 같은 여러 요소에 의해 영향을 받게 된다. 이러한 복합적인 요인 때문에, 돼지의 산자수에 대한 유전력은 대략 10% 내외로, 낮은 편이다. Maintaining optimal productivity and sowing efficiency of sows is a very important factor in the economics of the pig industry. However, due to the complex physiological properties of pigs, the number of piglets is affected by several factors such as ovulation rate, fertility, embryo viability and fetal viability. Because of these complex factors, the heritability of pigs to livestock is around 10%, low.

따라서, 환경적 요인과 유전적 요인에 의한 돼지 산자수에 대한 영향을 연구하기 위해서는 후성유전학(Epigenetics)적인 접근이 필요하다. 특히 DNA 메틸화(Mehtylation)는 화학적으로 매우 안정된 후성유전학적 변형으로 세대에 걸쳐 유전되는 특징이 있어, 상기 연구에 유용하다. Therefore, an epigenetics approach is needed to study the effects of environmental factors and genetic factors on swine production. In particular, DNA methylation (Mehtylation) is a very chemically stable epigenetic modification that is inherited over generations and is useful in this study.

DNA의 메틸화는 초기 배아 발생이나 생식세포 발생 시기 등 포유류의 특정 발생 과정에서 생성되는 것으로 알려져 있으나, 체세포상에서의 DNA 메틸화 패턴은 안정적으로 유지된다.It is known that methylation of DNA is generated in a specific developmental process in mammals, such as early embryonic development or germ cell development, but the DNA methylation pattern on somatic cells remains stable.

또한, 비정상적인 DNA 메틸화는 암이나 여러 질병과도 연관되어 있는 것이 알려져 있다. 이러한 DNA 메틸화는 유전학적으로 다산능을 가진 모돈을 선발하는데 주요한 마커로 활용될 수 있으며, 기존의 교배를 통한 장기적이고 고비용이 드는 육종기술에 비해 단기간에 우수한 개체를 선발하여 산자수를 증대시킬 수 있는 기술이 필요한 실정이다.  In addition, it is known that abnormal DNA methylation is also associated with cancer and various diseases. This DNA methylation can be used as a major marker to select genetically fertile sows, and can increase the number of livestock by selecting superior individuals in a short period of time compared to long-term and expensive breeding techniques through conventional mating. There is a need for a skill.

수년간 호르몬 처치 등을 통해, 배란율이나 배아의 수를 증가시키는 기술은 다양하게 발전해왔다. 그러나, 배아의 수가 증가함에 따라, 새끼 돼지의 생존률과 생시 체중은 감소하는 것으로 나타났다. 이는 돼지의 자궁이 임신 중 지탱할 수 있는 새끼 돼지의 수가 제한적이기 때문이며, 산자수를 증가시키기 위해서는, 자궁의 생산능력(capacity)이 우수한 개체를 선발하는 것이 중요하게 인식된다. 예를들어, 중국의 재래종인 메이시안(Meishan)종은 자궁의 생산능력이 우수하여 산자수가 많은 것으로 이미 잘 알려져 있다. Over the years, various techniques have been developed to increase ovulation rates and the number of embryos through hormone treatment. However, as the number of embryos increased, the survival rate and live weight of piglets decreased. This is because the number of piglets that a pig's uterus can sustain during pregnancy is limited, and in order to increase the number of births, it is important to select individuals with excellent uterine capacity. For example, the Chinese native species, Meishan, is already well-known for its high uterine production capacity and large number of litters.

본 발명에 대한 배경기술로 대한민국 등록특허 제10-185666(2018.05.01)호에는 돼지의 총산자수 예측용 SNP 마커 및 이를 이용한 예측방법에 대해 기재되어 있다.As a background technology for the present invention, Korean Patent Registration No. 10-185666 (2018.05.01) describes an SNP marker for predicting the total number of pigs in pigs and a prediction method using the same.

본 발명의 목적은 다산성 돼지를 조기에 선발할 수 있고 산자수를 정확하게 예측할 수 있는, 산자수와 연관된 ZPBP 유전자의 후성유전체 마커(Epigenome marker) 및 이를 이용한 돼지의 산자수 예측용 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a composition for predicting the number of pigs using the epigenome marker of the ZPBP gene associated with the number of litters and pigs using the same, which can select fertile pigs early and accurately predict the number of litters. will be.

본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 돼지의 산자수 예측용 키트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a kit for predicting litter size of pigs comprising the composition.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 예측용 조성물을 이용한 다산성 돼지를 조기 선발할 수 있는 돼지의 산자수 예측방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for predicting the number of pigs in a pig that can select a fertile pig early using the composition for prediction.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다. Other objects and advantages of the present invention will be further clarified by the following detailed description of the invention, claims and drawings.

일 측면에 따르면, ZPBP 유전자의 발현수준 및 메틸화 정도를 측정하는 제제를 포함하는, 돼지의 산자수 예측용 조성물이 제공된다. According to one aspect, there is provided a composition for predicting the birth number of a pig, comprising an agent for measuring the expression level and methylation level of the ZPBP gene.

일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 메틸화 부위를 증폭할 수 있는 제제를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the composition may further include an agent capable of amplifying the methylation site.

일 실시예에 따르면, 상기 제제는 서열번호 1 및 2의 염기서열로 표시되는 프라이머쌍을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the preparation may include a primer pair represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and 2.

일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 CpG 부위의 메틸화 정도를 측정할 수 있다.According to one embodiment, the composition can measure the degree of methylation of the CpG site.

일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 메틸화 특이적 제한효소 쌍인 HpaII와 MspI을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the composition may include a methylation specific restriction enzyme pair HpaII and MspI.

일 실시예에 따르면, 상기 돼지는 흑돼지일 수 있다. According to one embodiment, the pig may be a black pig.

일 실시예에 따르면, 상기 흑돼지는 버크셔일 수 있다.According to one embodiment, the black pig may be Berkshire.

다른 측면에 따르면, 상기 조성물을 포함하는 돼지의 산자수 예측용 키트가 제공된다.According to another aspect, there is provided a kit for predicting birth numbers of pigs comprising the composition.

일 실시예에 따르면, 상기 키트는 RT-PCR 키트, 마이크로어레이 칩 키트 또는 단백질 칩 키트일 수 있다.According to one embodiment, the kit may be an RT-PCR kit, a microarray chip kit, or a protein chip kit.

또 다른 측면에 따르면, 피검체로부터 DNA를 추출하는 단계; 상기 DNA로부터 ZPBP 유전자의 발현수준 및 메틸화 정도를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 메틸화 정도가 평균 메틸화 수준보다 낮은 돼지를 그렇지 않은 돼지보다 더 높은 산자수를 갖는 돼지로 예측하는 단계를 포함하는 돼지의 산자수 예측방법이 제공된다. According to another aspect, extracting the DNA from the subject; Measuring the expression level and methylation level of the ZPBP gene from the DNA; And predicting a pig having a lower methylation level than an average methylation level as a pig having a higher number of digits than a pig having a lower level of methylation.

일 실시예에 따르면, 상기 피검체는 혈액, 모근 또는 자궁내막 조직일 수 있다.According to one embodiment, the subject may be blood, hair root or endometrial tissue.

일 실시예에 따르면, 상기 ZPBP 유전자의 발현수준 및 메틸화 정도를 측정하는 단계는 서열번호 1 및 2의 염기서열로 표시되는 프라이머쌍으로 유전자를 증폭하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of measuring the expression level and the degree of methylation of the ZPBP gene may further include amplifying the gene with a primer pair represented by the base sequences of SEQ ID NOs: 1 and 2.

일 실시예에 따르면, 상기 메틸화 정도를 측정하는 단계는 메틸화 특이 PCR (methylation specific PCR), 실시간 메틸화 특이 PCR (real time methylation specific PCR), 파이로시퀀싱, 메틸화된 DNA 특이적 결합 단백질을 이용한 PCR 또는 정량 PCR 및 DNA 칩, 메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제, 바이설파이트 시퀀싱 또는 PMP 어세이(Porcine methylation-specific restriction enzyme PCR assay)분석방법을 이용할 수 있다. According to one embodiment, the step of measuring the degree of methylation is methylation specific PCR (methylation specific PCR), real time methylation specific PCR (real time methylation specific PCR), pyro sequencing, PCR using methylated DNA specific binding protein or Quantitative PCR and DNA chip, methylation sensitivity limiting endonuclease, bisulfite sequencing or PMP assay (Porcine methylation-specific restriction enzyme PCR assay) analysis methods can be used.

일 실시예에 따르면, 본원의 예측용 조성물을 이용하면, 돼지의 혈액 또는 모근을 통해 손쉽게 피검체를 획득하여, 돼지의 산자수를 신속하고 정확하게 예측할 수 있다.According to one embodiment, using the composition for prediction herein, it is possible to quickly and accurately predict the number of pigs in the pig by easily obtaining a subject through the blood or hair root of the pig.

일 실시예에 따르면, 본원의 돼지의 산자수 예측용 조성물 및 예측방법을 이용하면, 다산성 개체를 조기 선발하여, 육종할 수 있고, 상기 우수한 돼지의 계통을 개량할 수 있어, 이를 통해 양돈 산업의 경쟁력 및 부가가치를 매우 높일 수 있다.According to one embodiment, using the composition and prediction method for predicting the number of pigs in the present application, it is possible to early select and breed a multiplicity of individuals, and improve the excellent pig lineage, through which the pig industry Can greatly enhance its competitiveness and added value.

도 1은 돼지의 산자수에 따라 차이가 나는 DMR을 선발하기 위한 워크플로를 나타낸 도면이다.
도 2는 돼지의 산자수가 우수한 그룹(a)와 열등한 그룹(b)에서 전체 CpG영역과 CHG 영역에서 메틸화 수준의 분포를 백분율로 나타낸 도면이다.
도 3은 돼지의 산자수가 우수한 그룹(a)와 열등한 그룹(b)에서 CpG영역의 메틸화 수준의 분포를 지놈(genome) 수준에서 나타낸 도면이다.
도 4는 메틸화 차이를 보이는 영역의 유전자들을 기능에 따라 분류한 결과를 보여주는 도면이다.
도 5는 돼지의 산자수가 우수한 그룹과 열등한 그룹의 혈액샘플로부터 메틸화 특이적 중합효소 연쇄반응(PMP assay)에 의한 ZPBP 유전자의 메틸화 수준을 보여주는 도면이다. U는 대조군으로써 제한효소를 처리하지 않은 DNA(Uncutted DNA)를 말한다.
도 6은 단순선형회귀분석을 통해 ZPBP유전자의 메틸화 마커와 돼지의 산자수 형질인 총산자수(TNB) 및 실산자수(NBA)의 상관관계를 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a workflow for selecting a DMR that differs according to the number of live pigs.
FIG. 2 is a diagram showing the distribution of methylation levels in the whole CpG region and CHG region as a percentage in the group (a) and the inferior group (b) having excellent pig numbers.
Figure 3 is a diagram showing the distribution of methylation levels of the CpG region in the group (a) and inferior group (b) having a good number of pigs at the genome level.
4 is a diagram showing results of classifying genes in regions showing methylation differences according to function.
Figure 5 is a diagram showing the methylation level of the ZPBP gene by methylation specific polymerase chain reaction (PMP assay) from blood samples of groups with poor pig numbers and inferior groups. U refers to DNA (Uncutted DNA) without restriction enzymes as a control.
FIG. 6 is a diagram showing the results of analyzing the correlation between the methylation marker of the ZPBP gene and the total number of characters (TNB) and the number of actual numbers (NBA), which are traits of pigs, through simple linear regression analysis.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.The present invention can be applied to various transformations and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 명세서에서의 용어 ‘메틸화’는 DNA를 구성하는 염기에 메틸기가 부탁되는 것을 말한다. 본 발명에서 메틸화 여부는 특정 유전자의 특정 CpG 부뉘의 사이토신에서 일어나는 메틸화 여부를 의미한다. 메틸화가 일어난 경우, 그로 인하여 전사인자의 결합이 방해를 받게 되어 특정 유전자의 발현이 억제되며, 반대로 비메틸화(메틸화가 일어나지 않은) 또는 저메틸화가 일어나는 경우, 특정 유전자의 발현이 증가하게 된다. The term 'methylation' in the present specification means that a methyl group is requested to the base constituting the DNA. In the present invention, methylation means whether methylation occurs in the cytosine of a specific CpG subunit of a specific gene. When methylation occurs, the binding of transcription factors is interrupted thereby, and the expression of a specific gene is suppressed. Conversely, when unmethylation (without methylation) or hypomethylation occurs, expression of a specific gene increases.

본 명세서에서 용어 ‘과메틸화(hypermethylation)’는 테스트되는 DNA 시료의 DNA 서열 내에서 하나 이상의 CpG 디뉴클레오타이드에서 5-메틸시토신의 양이, 정상 대조군 DNA 시료 내에서의 대응하는 CpG 디뉴클레오티드에서 발견되는 5-메틸시토신의 양과 비교하여 증가되어 있는 메틸화 상태를 의미한다. The term 'hypermethylation' herein refers to the amount of 5-methylcytosine in one or more CpG dinucleotides in the DNA sequence of the DNA sample being tested, found in the corresponding CpG dinucleotide in the normal control DNA sample. It means an increased methylation state compared to the amount of 5-methylcytosine.

본 명세서에서 용어 ‘저메틸화(hypomethylation)’은 테스트되는 DNA 시료의 DNA 서열내에서 하나 이상의 CpG 디뉴클레오타이드에서 5-메틸시토신의 양이, 정상 대조군 DNA 시료 내에서의 대응하는 CpG 디뉴클레오티드에서 발견되는 5-메틸시토신의 양과 비교하여 감소되어 있는 메틸화 상태를 의미한다. The term 'hypomethylation' as used herein refers to the amount of 5-methylcytosine in one or more CpG dinucleotides in the DNA sequence of the DNA sample being tested, found in the corresponding CpG dinucleotide in the normal control DNA sample. Refers to a reduced methylation state compared to the amount of 5-methylcytosine.

본 명세서에서 용어 ‘프로브’는 표적 핵산과 부분적으로 또는 완전히 상보적인 핵산 가닥으로서, 표적 핵산과 염기 특이적인 방식으로 결합할 수 있는 올리고뉴클레오티드이다. 이에 한정하는 것은 아니나, 표적 핵산과 염기 특이적인 방식으로 결합할 수 있는 올리고뉴클레오티드가 적합할 수 있다. 상기 프로브는 핵산뿐만 아니라, 펩티드 핵산을 포함한 상보적 결합을 할 수 있는 종래 알려진 임의의 핵산 유도체가 포함된다. The term “probe” herein is a nucleic acid strand that is partially or completely complementary to a target nucleic acid, and is an oligonucleotide capable of binding the target nucleic acid in a base-specific manner. Although not limited thereto, an oligonucleotide capable of binding the target nucleic acid in a base-specific manner may be suitable. The probe includes not only nucleic acids, but also any known nucleic acid derivatives capable of complementary binding, including peptide nucleic acids.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 흑돼지 종에서 지놈와이드 바이설파이트 시퀀싱(Genome wide bisulfite sequencing) 방법을 이용하여 돼지의 산자수 연관 유전자의 메틸화(methylation) 마커를 발굴하여 돼지의 산자수를 예측하여 산자수가 우수한 개체를 조기 선발할 수 있도록 하였다. The present invention uses a genome wide bisulfite sequencing method in a black pig species to discover methylation markers of a pig's litter number-related gene to predict the pig litter number, thereby predicting the number of pig litters early. It was made possible to select.

본 발명은 흑돼지 종에서, 산자수가 우수한 돼지와 열등한 돼지의 자궁조직으로부터 각각 gDNA(genomic DNA)를 분리하였다. 상기 분리한 gDNA를 지놈 와이드 바이설파이트 시퀀싱(Genome wide bisulfite sequencing)을 이용하여, 돼지의 산자수와 ZPBP 유전자의 메틸화(methylation)의 상관관계를 정립하였다. 이후 혈액샘플로부터, gDNA를 분리하여, 산자수 연관된 유전자의 메틸화 정도에 대해 PMP 어세이를 통해 메틸화 수준을 분석하고 산자수와 관련된 2가지 성질(평균총산자수 및 평균실산자수)과의 상관관계를 통계학적으로 분석하여, 최종적으로 돼지의 산자수 연관 유전자인 ZPBP의 메틸화 정도가 연관이 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다. In the present invention, gDNA (genomic DNA) was isolated from the uterine tissues of pigs and inferior pigs, each of which had an excellent number of pigs in a black pig species. The isolated gDNA was genome wide bisulfite sequencing, and the correlation between the number of pigs and the methylation of the ZPBP gene was established. Then, from the blood sample, gDNA was separated, and the methylation level of the gene related to the acid number was analyzed through a PMP assay and correlated with two properties related to the number of the acid (average total number of operators and average number of operators). The present invention was completed by statistically analyzing the relationship and finally confirming that the degree of methylation of ZPBP, a gene related to piglet number, is related.

일 측면에 따르면, ZPBP(NC_010451.3)유전자의 발현수준 및 메틸화 정도를 측정하는 제제를 포함하는 돼지의 산자수 예측용 조성물이 제공될 수 있다. According to one aspect, a composition for predicting the number of pigs in pigs including an agent for measuring the expression level and methylation level of the ZPBP (NC_010451.3) gene may be provided.

투명대 결합단백질(zona pellucida binding protein, ZPBP) 유전자는 난자의 투명대 단백질에 결합하는 결합단백질로, 산자수가 우수한 돼지 그룹에서 저메틸화(Hypomethylation)되는 양상을 보이고, 산자수가 열등한 돼지 그룹에서 과메틸화(Hypermethylation)되는 양상을 보인다. The zona pellucida binding protein (ZPBP) gene is a binding protein that binds to the oocyte's transparent protein, showing hypomethylation in pig groups with excellent fertility, and hypermethylation in pig groups with inferior fertility. ).

상기 ‘유전자의 발현 수준의 측정’은 mRNA 수준 또는 단백질 수준을 측정하는 것일 수 있다. 상기 ‘mRNA의 수준을 측정’은 이에 한정하는 것은 아니나, RT-PCR, 경쟁적 RT-PCR, 실시간 RT-PCR, RNase 보호분석법, 노던 블롯팅, DNA 마이크로어레이 또는 종래 알려진 임의의 방법에 의하여 분석될 수 있다. 상기 유전자로부터 선택된 하나 이상의 유전자에 특이적인 프로브가 고정화되어 있는 마이크로어레이 상에 상기 생물학적 시료로부터 분리된 mRNA 또는 그로부터 유도된 cDNA를 혼성화시키고, 그 결과 얻어진 혼성화 정도를 측정함으로써 이루어질 수 있다. 상기 혼성화 정도는 형광 측정 및 전기적 측정과 같은 당업계에 알려진 임의의 측정 방법에 의하여 측정될 수 있다. 이 경우, 상기 프로브 또는 표적 핵산은 검출 가능한 적절한 표지로 표지되어 있을 수 있다. 상기 cDNA는 상기 유전자로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이상의 마커 유전자를 표적으로 하는 센스 및 안티센스 프라이머 쌍을 프라이머로 한 RT-PCR에 의하여 직접적으로 증폭된 것일 수 있다.The 'measurement of the expression level of a gene' may be to measure mRNA level or protein level. The 'measurement level of mRNA' is not limited to this, but can be analyzed by RT-PCR, competitive RT-PCR, real-time RT-PCR, RNase protection assay, Northern blotting, DNA microarray, or any method known in the art. Can be. It may be achieved by hybridizing mRNA or cDNA derived therefrom from the biological sample on a microarray in which a probe specific for one or more genes selected from the gene is immobilized, and measuring the degree of hybridization obtained as a result. The degree of hybridization can be measured by any measurement method known in the art, such as fluorescence measurement and electrical measurement. In this case, the probe or target nucleic acid may be labeled with a suitable detectable label. The cDNA may be directly amplified by RT-PCR using a sense and antisense primer pair as a primer targeting one or more marker genes selected from the group consisting of the gene.

상기 '단백질의 수준의 측정'은 종래 알려진 임의의 단백질 측정 또는 검출 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 유전자로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 마커 유전자로부터 발현된 단백질에 특이적으로 결합하는 항체를 이용한 분석방법이 사용될 수 있다. 항체를 이용한 단백질 분석 방법에는, 이에 한정하는 것은 아니나, 웨스턴블롯팅, ELISA, 방사선 면역분석, 방사면역확산법, 오우크테로니 면역확산법, 로케트 면역전기영동, 조직면역기 염색, 면역침전 분석법, 보체 고정 분석법 및 FACS 등에서 선택될 수 있다. 상기 ELISA에는 직접적 ELISA, 간접적 ELISA, 직접적 샌드위치 ELISA 및 간접적 샌드위치 ELISA 등이 포함될 수 있다. The 'measurement of protein level' may be any known protein measurement or detection method. For example, an analysis method using an antibody specifically binding to a protein expressed from one or more marker genes selected from the group consisting of the gene may be used. The protein analysis method using the antibody is not limited to, but is not limited to, Western blotting, ELISA, radioimmunoassay, radioimmunoassay, Oukteroni immunodiffusion method, rocket immunoelectrophoresis, tissue immunohistostaining, immunoprecipitation assay, complement Fixed assays and FACS. The ELISA may include direct ELISA, indirect ELISA, direct sandwich ELISA, and indirect sandwich ELISA.

상기 웨스턴 블롯팅이란, 전체 단백질을 분리하고, 전기영동하여, 단백질을 크기에 따라 분리한 다음, 니트로셀룰로즈 막으로 이동시켜 항체와 반응시키고, 생성된 항원-항체 복합체의 양을 표지된 항체를 이용하여 확인하는 방법이다. 그 외에 단백질 수준을 측정하는 방법에는, 표적 단백질에 특이적으로 결합하는 효소, 기질, 조효소, 리간드 등을 이용하는 방법이 사용될 수 있다.With the Western blotting, the whole protein is separated, electrophoresed, the protein is separated according to size, and then transferred to a nitrocellulose membrane to react with the antibody, and the amount of the generated antigen-antibody complex is used as a labeled antibody. It is a method to confirm. In addition, as a method for measuring the protein level, a method using an enzyme, a substrate, a coenzyme, a ligand, etc. that specifically binds to a target protein may be used.

또한, 상기 유전자의 발현 수준은 상기 시료로부터 분리된 RNA를 주형으로 한, 역전사 중합효소 연쇄 반응 (RT-PCR)에 의하여 수행된 핵산 증폭에 의하여 얻어진 증폭 산물의 양을 측정함으로써 결정되는 것일 수 있다.In addition, the expression level of the gene may be determined by measuring the amount of amplification products obtained by nucleic acid amplification performed by reverse transcriptase chain reaction (RT-PCR) using RNA isolated from the sample as a template. .

본 발명에 있어서, "메틸화 정도를 측정하는 제제"란, 유전자의 메틸화 수준을 검출 또는 증폭할 수 있다면 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 공지의 수단을 이용할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸화 마커를 증폭 및 PMP assay 방법을 통해 판독하여 돼지의 산자수를 예측할 수 있는 조성물을 의미할 수 있다. 상기 메틸화 마커를 포함하는 폴리뉴클레오티드를 특이적으로 증폭할 수 있는 프라이머 및 PMP assay 방법에 이용되는 메틸화 특이적 제한효소를 의미할 수 있다.In the present invention, "an agent for measuring the degree of methylation" is not particularly limited as long as the methylation level of the gene can be detected or amplified, and known means can be used. Without being limited thereto, a methylation marker may be read through an amplification and PMP assay method to mean a composition capable of predicting the number of pigs. It may mean a primer capable of specifically amplifying the polynucleotide containing the methylation marker and a methylation specific restriction enzyme used in the PMP assay method.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 조성물은 메틸화 특이적 제한효소 쌍인 HpaII와 MspI을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the composition may include HpaII and MspI, which are methylation specific restriction enzyme pairs.

본 발명에 있어서, 상기 유전자의 메틸화 수준은 피검체로부터 분리된 gDNA가 메틸화 특이적 제한효소에 의해 절단된 DNA를 주형으로 한, 중합효소 연쇄반응 (PCR)에 의하여 수행된 핵산 증폭에 의하여 얻어진 증폭 산물의 양을 측정함으로써 결정되는 것일 수 있다.In the present invention, the level of methylation of the gene is amplification obtained by nucleic acid amplification performed by polymerase chain reaction (PCR), in which gDNA isolated from a subject is a DNA cleaved by a methylation specific restriction enzyme as a template. It may be determined by measuring the amount of product.

상기 조성물에는 시료 중의 상기 마커 유전자 또는 그로부터 발현된 핵산 발현 산물과의 혼성화 반응에 필요한 시약을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 조성물에는 상기 프로브를 안정화시키고, 반응의 매질이 되는 버퍼, 용매 등을 더 포함할 수 있다.The composition may further include a reagent required for hybridization reaction with the marker gene or a nucleic acid expression product expressed therefrom in the sample. In addition, the composition may further include a buffer, a solvent, etc., which stabilize the probe and serve as a medium for reaction.

프로브와 표적 핵산의 결합(일반적으로, 혼성화)은, 서열 의존적으로 일어나는 것으로 다양한 조건에서 수행될 수 있다. 일반적으로 혼성화 반응은 특정한 이온 강도 및 pH에서 특정 서열에 대한 Tm 보다 약 5℃ 낮은 온도에서 이루어진다. 상기 Tm은 표적 서열에 상보적인 프로브의 50%가 표적 서열에 결합한 상태를 의미한다. 혼성화 반응 조건의 예는, pH 7.0 내지 8.3에서 0.01 내지 1.0M Na+ 이온 농도일 수 있다. 또한, 표적 핵산과 프로브의 특이성을 높이기 위하여 표적 핵산과 프로브의 결합을 불안정하게 하는 조건, 예를 들면, 높은 온도, 높은 농도의 불안정화제(예를 들면 포름아미드)의 존재하에서 수행되는 것일 수 있다.The binding of the probe to the target nucleic acid (generally, hybridization) is sequence-dependent and can be performed under various conditions. In general, the hybridization reaction takes place at a temperature of about 5 ° C. below Tm for a particular sequence at a specific ionic strength and pH. The Tm means a state in which 50% of the probe complementary to the target sequence is bound to the target sequence. Examples of hybridization reaction conditions may be 0.01 to 1.0 M Na + ion concentration at pH 7.0 to 8.3. In addition, in order to increase the specificity of the target nucleic acid and the probe, conditions that destabilize the binding of the target nucleic acid and the probe, for example, may be performed in the presence of a high temperature and a high concentration of a destabilizing agent (for example, formamide). .

본 발명의 메틸화 정도의 측정은 다음과 같은 방법을 활용할 수 있다. The following method can be used to measure the methylation degree of the present invention.

1. 메틸화 특이 PCR (methylation specific PCR)1. Methylation specific PCR

게놈 DNA에 바이설파이트(bisulfite)를 처리하면 5'-CpG-3' 부위의 시토신이 메틸화된 경우에는 그대로 시토신으로 남아 있고, 비 메틸화된 경우에는 우라실로 변하게 된다. 따라서, 바이설파이트 처리 후 변환된 염기서열을 대상으로 5'-CpG-3' 염기서열이 존재하는 부위에 대하여 메틸화된 경우에 해당되는 PCR 프라이머와 비 메틸화된 경우에 해당하는 두 종류의 프라이머를 제작하고, 게놈 DNA를 바이설파이트로 변환시킨 다음, 상기 두 종류의 프라이머를 이용하여 PCR을 하면 메틸화된 경우에는 메틸화된 염기서열에 해당되는 프라이머를 사용한 것에서 PCR 산물이 만들어지게 되고, 반대로 비 메틸화인 경우에는 비 메틸화에 해당되는 프라이머를 이용한 것에서 PCR 산물이 만들어지므로 아가로즈겔 전기영동방법으로 정성적으로 확인할 수 있다.When bisulfite is treated with genomic DNA, the cytosine at the 5'-CpG-3 'site remains cytosine when it is methylated, and when it is non-methylated, it changes to uracil. Therefore, for the base sequence converted after bisulfite treatment, PCR primers corresponding to the methylated region and 5 kinds of primers corresponding to the non-methylated region of the 5'-CpG-3 'base sequence are used. Producing, converting genomic DNA into bisulfite, and then PCR using the above two types of primers, in the case of methylation, PCR products are made from the primers corresponding to the methylated base sequence. In this case, since PCR products are made from primers corresponding to non-methylation, it can be qualitatively confirmed by agarose gel electrophoresis.

2. 실시간 메틸화 특이 PCR (real time methylation specific PCR)2. Real time methylation specific PCR

실시간 메틸화 특이 PCR은 메틸화 특이 PCR 방법을 실시간 측정방법으로 전환한 것으로, 게놈 DNA에 바이설파이트를 처리한 후, 메틸화된 경우에 해당하는 PCR 프라이머를 디자인하고, 이들 프라이머를 이용하여 실시간 PCR을 수행하는 것이다. 이때, 증폭된 염기서열과 상보적인 TanMan 프로브를 이용하여 검출하는 방법과 LCgreen을 이용하여 검출할 수 있다. 실시간 메틸화 특이 PCR은 메틸화된 DNA만을 선택적으로 정량 분석할 수 있다. Real-time methylation-specific PCR is a conversion of a methylation-specific PCR method to a real-time measurement method. After bisulfite is processed on genomic DNA, PCR primers corresponding to methylated cases are designed and real-time PCR is performed using these primers. Is to do. At this time, it can be detected by using a method and LCgreen to detect using a tanMan probe complementary to the amplified base sequence. Real-time methylation specific PCR can selectively quantitatively analyze methylated DNA.

3. 파이로시퀀싱3. Pyrosequencing

파이로시퀀싱 방법은 바이설파이트 시퀀싱 방법을 정량적인 실시간 시퀀싱으로 변환한 방법이다. 바이설파이트 시퀀싱과 마찬가지로 게놈 DNA를 바이설파이트를 처리하여 전환시킨 다음, 5'-CpG-3' 염기서열이 없는 부위에 해당하는 PCR 프라이머를 제작하고 게놈 DNA를 바이설파이트로 처리한 후, 상기 PCR 프라이머로 증폭한 다음, 시퀀싱 프라이머를 이용하여 실시간 염기서열 분석을 수행하면 5'-CpG-3' 부위에서 시토신과 티민의 양을 정량적으로 분석하여 메틸화 정도를 지수로 나타낼 수 있다.The pyrosequencing method is a method of converting the bisulfite sequencing method into quantitative real-time sequencing. Similar to bisulfite sequencing, genomic DNA is converted by treatment with bisulfite, and then PCR primers corresponding to regions without a 5'-CpG-3 'base sequence are prepared and genomic DNAs are treated with bisulfite. After amplification with the PCR primers, real-time sequencing using sequencing primers can quantitatively analyze the amount of cytosine and thymine at the 5'-CpG-3 'site to indicate the degree of methylation as an index.

4. 메틸화된 DNA 특이적 결합 단백질을 이용한 PCR 또는 정량 PCR 및 DNA 칩4. PCR or quantitative PCR and DNA chip using methylated DNA specific binding protein

메틸화된 DNA에만 특이적으로 결합하는 단백질을 DNA와 섞어주게 되면, 메틸화 DNA에만 특이적으로 단백질이 결합하기 때문에 메틸화 DNA만을 선택적으로 분리할 수 있다. 게놈 DNA를 메틸화된 DNA 특이적 결합 단백질과 섞어준 후, 메틸화된 DNA만을 선택적으로 분리하고 PCR 프라이머를 이용하여 증폭한 후, 아가로즈 전기영동으로 메틸화 여부를 측정할 수 있다. When a protein that specifically binds only to methylated DNA is mixed with DNA, only the methylated DNA can be selectively separated because the protein specifically binds only to methylated DNA. After genomic DNA is mixed with a methylated DNA specific binding protein, only methylated DNA is selectively separated and amplified using PCR primers, and then agarose electrophoresis can be used to measure methylation.

또한, 정량 PCR 방법으로도 메틸화 여부를 측정할 수 있으며, 메틸화 DNA 특이적 결합 단백질로 분리한 메틸화 DNA는 형광 염료로 표지하여 상보적인 프로브가 집적된 DNA칩에 하이브리디제이션 시킴으로써 메틸화 여부를 측정할 수 있다. In addition, methylation can be measured by quantitative PCR method, and methylated DNA separated with methylated DNA-specific binding protein is labeled with a fluorescent dye and hybridized to DNA chips with complementary probes to measure methylation. Can be.

5. 메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제5. Restriction of methylation sensitivity endonuclease

차별적 메틸화의 측정은 메틸화되지 않은 CpG 부위만을 절단하는 메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제와 핵산 샘플을 접촉시켜 비 메틸화된 핵산을 절단하는 것으로 수행할 수 있다. Measurement of differential methylation can be accomplished by cleaving a non-methylated nucleic acid by contacting a nucleic acid sample with a methylation sensitive restriction endonuclease that cleaves only the unmethylated CpG site.

상기 "메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제"는 인식 부위에 CG를 포함하고, C가 메틸화되지 않았을 때와 비교하여 C가 메틸화되었을 때 활성을 가지는 제한효소이다. 예를 들면, SmaI가 적합할 수 있다. 상기 메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제의 비제한적 예로써는, MspI, HpaII, BssHII, BstUI 및 NotI 효소에서 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 다른 메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레오티드로는 SacII 및 EagI를 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The "methylation sensitive restriction endonuclease" is a restriction enzyme that contains CG at the recognition site and has activity when C is methylated compared to when C is not methylated. For example, SmaI may be suitable. As a non-limiting example of the methylation sensitivity limiting endonuclease, MspI, HpaII, BssHII, BstUI and NotI enzymes may be used alone or in combination. Other methylation sensitivity limiting endonucleotides include, but are not limited to, SacII and EagI.

메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제의 이소키소머(isochizomer)는 메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제와 동일한 인식 부위를 갖는 제한 엔도뉴클레아제이며, 메틸화된 CGs와 비 메틸화된 CGs를 모두 절단하는데, 예를 들면, MspI가 있다.The isochizomer of the methylation sensitive restriction endonuclease is a restriction endonuclease having the same recognition site as the methylation sensitive restriction endonuclease, and cleaves both methylated and non-methylated CGs, for example For example, there is MspI.

6. 바이설파이트 시퀀싱6. Bisulfite sequencing

메틸화 CpG를 함유한 핵산을 검출하는 다른 방법은 핵산을 함유한 시료를 비 메틸화 시토신을 변형시키는 제제와 접촉시키는 단계 및 CpG-특이적 올리고뉴클레오티드 프라이머를 사용하여 시료의 CpG-함유 핵산을 증폭시키는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 올리고뉴클레오티드 프라이머는 변형된 메틸화 및 비 메틸화 핵산을 구별하여 메틸화 핵산을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 한정하는 것은 아니나, 상기 증폭 단계는 더 포함될 수 있다. 상기 방법은 변형된(예를 들면, 화학적으로 변형된) 메틸화 및 비 메틸화 DNA를 구별하는 PCR 반응에 의존하는 것이다. 미국특허 제5,786,146호에는 메틸화 핵산의 검출을 위한 바이설파이트 시퀀싱에 관하여 기재되어 있다.Other methods of detecting a nucleic acid containing methylated CpG include contacting a sample containing nucleic acid with an agent that modifies non-methylated cytosine and amplifying the CpG-containing nucleic acid of the sample using CpG-specific oligonucleotide primers. It includes. Here, the oligonucleotide primer may be characterized by detecting methylated nucleic acids by distinguishing modified methylated and non-methylated nucleic acids. Although not limited thereto, the amplification step may be further included. The method relies on PCR reactions to differentiate modified (eg, chemically modified) methylated and non-methylated DNA. No. 5,786,146 describes bisulfite sequencing for the detection of methylated nucleic acids.

일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 메틸화 정도를 증폭할 수 있는 제제를 더 포함할 수 있다. 상기 제제는 프라이머쌍을 포함할 수 있다. 상기 프라이머는 메틸화되어 바이설페이트에 의해 변형되지 않은 사이토신을 특이적으로 증폭할 수 있는 프라이머쌍과 메틸화되지 않아 바이설파이트에 의해 변형된 사이토신을 특이적으로 증폭할 수 있는 프라이머쌍일 수 있다. 상기 프라이머는 이에 한정하는 것은 아니나, 서열번호 1 및 2의 염기서열로 표시되는 프라이머쌍일 수 있다(표 6 참조). According to one embodiment, the composition may further include an agent capable of amplifying the degree of methylation. The formulation may include a primer pair. The primers may be a pair of primers capable of specifically amplifying cytosine modified by bisulfate and methylated, and a pair of primers capable of specifically amplifying cytosine modified by bisulfite not methylated. The primer is not limited thereto, and may be a primer pair represented by nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 and 2 (see Table 6).

일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 CpG 부위의 메틸화 정도를 측정할 수 있다. 상기 유전자의 CpG부위란 상기 유전자의 DNA 상에 존재하는 CpG 부위를 의미한다. 상기 유전자의 DNA는 상기 유전자가 발현하는데 필요하며, 서로 작동가능하게 연결되어 있는 일련의 구성 단위를 모두 포함하는 개념으로, 이에 한정하는 것은 아니나, 프로모터 영역, 단백질코딩영역(open reading frame, ORF) 및 터미네이터(terminator) 영역을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 ZPBP 유전자의 특정 CpG 위치에서 일어나는 메틸화 정도를 측정하여, 메틸화 정도가 평균 메틸화 정도 이상일 경우, 다산성 돼지라고 예측할 수 있음을 확인하였다. 유전자의 비메틸화 사이토신 염기를 변형시키기 위하여, 이에 제한되는 것은 아니나, 바이설파이트(bisulfite) 또는 이의 염을 이용할 수 있다. 상기 바이설파이트 또는 이의 염을 이용하면, 비메틸화 사이토신 잔기를 변형시켜 CpG 부위의 메틸화 여부를 검출할 수 있다. According to one embodiment, the composition can measure the degree of methylation of the CpG site. The CpG site of the gene means a CpG site present on the DNA of the gene. The DNA of the gene is required to express the gene, and is a concept including all of a series of structural units operably linked to each other, but is not limited thereto, a promoter region, a protein coding region (open reading frame, ORF) And a terminator region. In the present invention, by measuring the degree of methylation occurring at a specific CpG position of the ZPBP gene, it was confirmed that when the degree of methylation is higher than the average degree of methylation, it can be predicted as a polyacid pig. In order to modify the non-methylated cytosine base of the gene, but not limited to, bisulfite or a salt thereof can be used. When the bisulfite or a salt thereof is used, the methylation of the CpG site can be detected by modifying a non-methylated cytosine residue.

일 실시예에 따르면, 상기 돼지는 흑돼지일 수 있다. 이에 한정하는 것은 아니나, 상기 흑돼지는 버크셔가 더 적합할 수 있다. According to one embodiment, the pig may be a black pig. Although not limited thereto, the black pig may be more suitable for Berkshire.

다른 측면에 따르면, 상기 조성물을 포함하는 돼지의 산자수 예측용 키트가 제공될 수 있다. 상기 키트는 메틸화 검출에 필요한 시약을 더 포함할 수 있다. 상기 조성물 및 키트에는 상기 제제 이외에도 중합효소, 아가로스 전기영동에 필요한 완충 용액 등이 추가로 포함될 수 있다. According to another aspect, a kit for predicting litter size of pigs comprising the composition may be provided. The kit may further include reagents required for methylation detection. The composition and kit may further include a polymerase, a buffer solution required for agarose electrophoresis, and the like in addition to the agent.

일 실시예에 따르면, 상기 키트는 이에 한정하는 것은 아니나, RT-PCR 키트, 마이크로어레이 칩 키트 또는 단백질 칩 키트일 수 있고, 이외 당해 업계에서 잘 알려진 키트일 수 있다. According to one embodiment, the kit is not limited thereto, and may be an RT-PCR kit, a microarray chip kit, or a protein chip kit, and may be a kit well known in the art.

다른 측면에 따르면, 피검체로부터 DNA를 추출하는 단계; 상기 DNA로부터 ZPBP 유전자의 발현수준 및 메틸화 정도를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 메틸화 정도가 평균 메틸화 수준보다 낮은 돼지를 그렇지 않은 돼지보다 더 높은 산자수를 갖는 돼지로 예측하는 단계를 포함하는, 돼지의 산자수 예측방법이 제공된다. According to another aspect, extracting the DNA from the subject; Measuring the expression level and methylation level of the ZPBP gene from the DNA; And predicting a pig having a lower methylation level than an average methylation level as a pig having a higher number of digits than a pig not having a level of methylation.

일 실시예에 따르면, 상기 피검체는 혈액, 모근 또는 자궁내막 조직일 수 있다.According to one embodiment, the subject may be blood, hair root or endometrial tissue.

일 실시예에 따르면, 상기 ZPBP 유전자의 발현수준 및 메틸화 정도를 측정하는 단계는 서열번호 1 및 2의 염기서열로 표시되는 프라이머쌍으로 유전자를 증폭하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of measuring the expression level and the degree of methylation of the ZPBP gene may further include amplifying the gene with a primer pair represented by the base sequences of SEQ ID NOs: 1 and 2.

일 실시예에 따르면, 상기 메틸화 정도를 측정하는 단계는 메틸화 특이 PCR (methylation specific PCR), 실시간 메틸화 특이 PCR (real time methylation specific PCR), 파이로시퀀싱, 메틸화된 DNA 특이적 결합 단백질을 이용한 PCR 또는 정량 PCR 및 DNA 칩, 메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제, 바이설파이트 시퀀싱 또는 PMP 어세이(Porcine methylation-specific restriction enzyme PCR assay)분석방법이 이용될 수 있다. According to one embodiment, the step of measuring the degree of methylation is methylation specific PCR (methylation specific PCR), real time methylation specific PCR (real time methylation specific PCR), pyro sequencing, PCR using methylated DNA specific binding protein or Quantitative PCR and DNA chip, methylation sensitivity limiting endonuclease, bisulfite sequencing or PMP assay (Porcine methylation-specific restriction enzyme PCR assay) analysis methods can be used.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, it will be said that the scope of the present invention is not interpreted to be limited by these examples.

실시예Example

I. DNA 메틸화 프로파일링I. DNA methylation profiling

1. 자궁 내막조직 채취 및 지노믹 DNA 추출1. Endometrial tissue collection and genomic DNA extraction

DNA 메틸화 프로파일링을 위해, 흑돼지(Berkshire) 모돈은 표 1과 같이 산자수가 우수한 그룹(평균 산자수 11두 이상)과 열등한 그룹(평균 산자수 7두 이하)으로 나누어 각각 3두씩 선정하였다. 자궁 내막조직은 도축 직후 자궁각에서 일정량을 절취하고 인산완충용액(PBS)으로 씻어 액체질소로 얼려서 사용하였다. For DNA methylation profiling, black pigs (Berkshire) sows were divided into three groups, each of which was divided into a group with an excellent number of births (average number of births of 11 or more) and an inferior group (average number of births of 7 or less), as shown in Table 1. The endometrial tissue was cut off from the angle of the uterus immediately after slaughter, washed with phosphate buffer solution (PBS) and frozen with liquid nitrogen.

Figure 112018065476876-pat00001
Figure 112018065476876-pat00001

지노믹 DNA (gDNA)는 DNeasy Tissue Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA)을 이용하여 기 채취한 자궁 내막조직으로부터 분리하였고, NanoDrop™ ND-1000 분광광도계(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)를 통해 지노믹 DNA를 정량 및 정성 분석하여 준비하였다.  The genomic DNA (gDNA) was isolated from pre-extracted endometrial tissue using DNeasy Tissue Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA), and NanoDrop ™ ND-1000 spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) The genomic DNA was prepared by quantitative and qualitative analysis.

2. 지놈 와이드 바이설파이트 시퀀싱(Genome wide bisulfite sequencing; GWBS) 분석2. Genome wide bisulfite sequencing (GWBS) analysis

EZ DNA Methylation-Gold™ Kit (Zymo Research, Orange, CA, USA)를 사용하여 지노믹 DNA 샘플 6 μg에 소듐 바이설페이트(sodium bisulfite)을 처리하였다. 바이설페이트(Bisulfite)에 의한 전환된 DNA산물은 Quant-iT™ dsDNA High Sensitivity Assay Kit (Life Technologies, Rockville, MD, USA)를 이용하여 정량하였고 Illumina HiSeq 2500 플렛폼(Illumina, San Diego, CA, USA)로 분석하였다.Sodium bisulfite was treated with 6 μg of the genomic DNA sample using the EZ DNA Methylation-Gold ™ Kit (Zymo Research, Orange, CA, USA). DNA products converted by Bisulfite were quantified using Quant-iT ™ dsDNA High Sensitivity Assay Kit (Life Technologies, Rockville, MD, USA) and Illumina HiSeq 2500 platform (Illumina, San Diego, CA, USA) Analysis.

3. DNA 메틸화 프로파일링 및 돼지 산자수 연관 DMR 선별3. DNA methylation profiling and DMR screening related to swine production

전체 지놈 DNA 메틸화 프로파일링에 대하여, 메틸화가 발생한 부위(site)를 계수(counting)한 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, 산자수가 우수한 그룹과 열등한 그룹 모두 CG 부위에서 우월적으로 메틸화가 발생하였다. 상대적으로 CHG 부위는 매우 낮은 메틸화 경향을 보였다. 메틸화가 발생한 부위는 로리드(raw read)에서 산자수가 우수한 그룹 및 열등한 그룹이 각각 1,249백만개와 1,217백만개가 확인되었고, 그 중 각각 53.08%와 50.48%가 돼지 지놈에 맵핑되었다. As a result of counting the site where methylation occurred for the whole genome DNA methylation profiling, as shown in FIG. 2, methylation occurred predominantly at the CG site in both the group with excellent acid number and the group with inferiority. The CHG site showed a relatively low tendency to methylation. In the methylation site, 1,249 million and 1,217 million were identified in the raw read group and inferior group, respectively, in raw read, and 53.08% and 50.48%, respectively, were mapped to the pig genome.

도 3에 나타난 바와 같이, 지놈 수준에서 각 구조에 대한 평균 CG 메틸화를 측정해 본 결과 TSS (transcription start site) 주위에서 메틸화 수준이 낮아지고, 전사된 위치(Transcribed site, gene body)부분에서는 평균 75% 수준으로 나타나는 것으로 관찰되었다. As shown in FIG. 3, as a result of measuring the average CG methylation for each structure at the genome level, the methylation level is lowered around the transcription start site (TSS), and the average is 75 in the transcribed site (gene body) region. % Levels.

또한, TTS (transcription termination site) 및 다운스트림(downstream) 1 kb에서는 전사된 위치(Transcribed resion, gene body) 보다 약간 낮은 메틸화 빈도가 관찰되었다. 결론적으로, 산자수 그룹에 따른 전사된 영역(gene body)에서의 메틸화 빈도 분포 패턴은 일반적으로 유사한 것으로 나타났다. In addition, a slightly lower frequency of methylation was observed at the transcription termination site (TTS) and downstream 1 kb than the transcribed resion (gene body). In conclusion, the pattern of frequency distribution of methylation in the gene body according to the number group is generally found to be similar.

도 1에 나타난 워크플로우에 따라, 돼지의 산자수에 따라 차이가 나는 메틸화 위치(Differentially methylated region, DMR)를 분석하였다. 그 결과, 하기 표 2에 기재된 바와 같이 과메틸화 위치(Hypermethylated region) 1,566개와 저메틸화 위치(Hypomehtylated region) 1,703개가 확인되었다. According to the workflow shown in FIG. 1, different methylation sites (DMRs) with different numbers of pigs were analyzed. As a result, as shown in Table 2, 1,566 hypermethylated regions and 1,703 hypomethylated regions were identified.

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특히, 지놈 구조상에서 CG 부위에 DMR의 분포는 프로모터 (up1kb)에서 92개, 전사된 위치(cording sequence(CDS), 인트론(intron))에서 1,313개이다(표 3 참고). In particular, the distribution of DMR in the CG region on the genome structure is 92 at the promoter (up1kb), 1,313 at the transcribed position (cording sequence (CDS), intron) (see Table 3).

Figure 112018065476876-pat00003
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도 4에 나타난 바와 같이, DMR을 이용하여 유전자들을 기능별로 분석하기위해 GO(gene ontology) 분석을 실시하였다. 과메틸화 영역은 세포골격조직(cytoskeleton organization), 인산화(phosphorylation), 세포부착(cell adhesion)에 해당하는 유전자들로 이루어져 있으며 저메틸화 되는 영역은 대표적으로 원형질막 부위(plasma membrane part)에 해당하는 유전자들과, 배아형태발생(embryonic morphogenesis), 유전자발현 저해조절(negative reulation of gene expression)로 이루어져 있었다. As shown in FIG. 4, GO (gene ontology) analysis was performed to analyze genes by function using DMR. The hypermethylated region consists of genes corresponding to the cytoskeleton organization, phosphorylation, and cell adhesion, and the hypomethylated region typically represents the plasma membrane part genes. And, embryonic morphogenesis, and negative reulation of gene expression.

이들 중 돼지 산자수와 연관된 메틸화 마커를 선별하기 위해, 생식(reproduction)에 해당하는 유전자를 대상으로 메틸화 차이 0.2 이상, P value < 0.01 및 FDR (Q value) < 0.01에 부합하는 유전자를 선별하였고, 그 결과 ZPBP 유전자가 선발되었다(표 4 참조).In order to select methylation markers associated with pig number, a gene corresponding to a methylation difference of 0.2 or more, P value <0.01 and FDR ( Q value) <0.01 was selected from genes corresponding to reproduction. As a result, the ZPBP gene was selected (see Table 4).

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II. ZPBP 유전자의 DNA 메틸화 마커의 유용성과 재현성 검증II. Validation and reproducibility of DNA methylation marker of ZPBP gene

1. 혈액 채취 및 동물정보 수집1. Blood collection and animal information collection

선별된 유전자의 DNA 멜틸화의 재현성 검증을 위해, 흑돼지(Berkshire) 종 모돈 137두에서 혈액을 채취하고 각 모돈의 평균 총산자수(Avg. of TNB; Average of total number of born) 및 평균 실산자수(Avg. of NBA; Average of number of born alive)를 확인하였다(표 5 참조). To verify the reproducibility of DNA methylation of the selected gene, blood was collected from 137 sows of Berkshire species and the average total number of born (Avg. Of TNB) and average missing Number (Avg. Of NBA; Average of number of born alive) was confirmed (see Table 5).

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2. 메틸화 특이적 중합효소 연쇄반응(PMP assay; Porcine methylation-specific restriction enzyme PCR assay)2. Methylation specific polymerase chain reaction (PMP assay; Porcine methylation-specific restriction enzyme PCR assay)

메틸화 특이적 중합효소 연쇄반응(PMP assay)는 메틸화 특이적 제한효소를 이용하여 특정 CpG 사이트의 메틸화 정도를 직접적으로 평가할 수 있는 간단한 방법이다. The methylation specific polymerase chain reaction (PMP assay) is a simple method that can directly evaluate the degree of methylation of a specific CpG site using a methylation specific restriction enzyme.

재현성 검증을 위해, 지노믹 DNA는 DNeasy Blood and Tissue Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA)를 이용하여 추출하였다. 지노믹 DNA 10 μg/μL는 메틸화 특이적 제한효소 쌍(mehtylation-sensitive isoschizomer)인 HpaII(메틸화 특이 제한효소)와 MspI(메틸화 비특이 제한효소)를 이용하여 절단한 뒤, 표 6의 ZPBP 유전자 특이적 올리고뉴클레오타이드 프라이머(oligonucleotide primers)를 이용하여 증폭하였다. 증폭된 PCR 산물은 전기영동하여 밴드의 강도를 확인하여 메틸화 정도를 분석하였다(표 6 참조). For reproducibility verification, genomic DNA was extracted using DNeasy Blood and Tissue Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA). The 10 μg / μL of genomic DNA was cleaved using methylation-sensitive isoschizomer ( HPA II), a methylation-sensitive isoschizomer pair, and Msp I (non-specific methylation restriction enzyme), followed by ZPBP in Table 6. It was amplified using gene-specific oligonucleotide primers. The amplified PCR product was subjected to electrophoresis to confirm the strength of the band, and the degree of methylation was analyzed (see Table 6).

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3. 통계분석3. Statistical Analysis

ZPBP 유전자의 메틸화 정도와 돼지의 산자수 형질(총산자수, 실산자수)들과의 상관관계는 SPSS (IBM Statistics SPSS Statistics, Inc., Somers, NY, USA) 프로그램 (version 20.0)을 사용하여 단순선형회귀분석을 통해 분석하였다. The correlation between the methylation level of the ZPBP gene and the number of piglet traits (total number of livestock, number of livestock) was determined using the SPSS (IBM Statistics SPSS Statistics, Inc., Somers, NY, USA) program (version 20.0). It was analyzed through simple linear regression analysis.

4. 혈액샘플에서 메틸화 마커로써 ZPBP 유전자의 유용성 확인4. Confirmation of the usefulness of the ZPBP gene as a methylation marker in blood samples

돼지의 자궁조직에서 산자수에 따라 메틸화 차이를 보이는 ZPBP 유전자를 메틸화 마커로써의 가능성을 돼지의 혈액샘플에서 검증하였다. 이는 돼지를 혈액샘플을 이용하여 산자수가 우수한 돼지를 조기에 선발하기 위해 필수적인 과정으로, 혈액의 지노믹 DNA에서 ZPBP 유전자의 메틸화 패턴이 자궁조직에서의 결과와 일치하는지 확인하였다. ZPBP gene showing methylation difference according to the number of ions in the uterine tissue of pig was verified as a methylation marker in pig blood samples. This is an essential process for early selection of pigs with high birth numbers using blood samples from pigs, and it was confirmed that the methylation pattern of the ZPBP gene in the genomic DNA of blood is consistent with the results in uterine tissue.

도 5에 나타난 바와 같이, 혈액샘플에서 메틸화 특이적 중합효소 연쇄반응(PMP assay)에 의한 ZPBP 유전자의 메틸화 정도는 자궁조직에서 바이설페이트 시퀀싱(bisulfite sequcing)에 의한 결과와 동일하게 산자수가 우수한 그룹에서 저메틸화(Hypermethylation)되는 양상을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 ZPBP 유전자의 메틸화가 혈액을 이용하여 산자수가 우수한 돼지를 조기에 선발하기 위한 마커로서 유용할 수 있음을 보여주는 것이다. As shown in FIG. 5, the methylation degree of the ZPBP gene by methylation-specific polymerase chain reaction (PMP assay) in blood samples is the same as the result of bisulfite sequcing in the uterine tissue. It was confirmed that the hypomethylation (Hypermethylation) pattern. These results show that the methylation of the ZPBP gene can be useful as a marker for early selection of pigs with high birth numbers using blood.

5. PMP assay에 의해 ZPBP 유전자의 DNA 메틸화 마커 검증5. DNA methylation marker verification of ZPBP gene by PMP assay

ZPBP 유전자의 DNA 메틸화 마커 검증을 위해, 흑돼지(Berkshire) 종 모돈 137두의 혈액샘플에서 PMP assay 통해 ZPBP 유전자의 메틸화 정도와 돼지의 산자수 형질인 총산자수(TNB)과 실산자수(NBA)의 상관관계를 분석하였다. To verify the DNA methylation marker of the ZPBP gene, the methylation level of the ZPBP gene and the total number of characters (TNB) and the number of actual numbers (NBA) of the pig's arithmetic through PMP assay in blood samples of 137 sows of Berkshire species The correlation was analyzed.

하기 표 7에서와 같이, ZPBP 유전자의 메틸화 정도와 평균총산자수(Average of TNB)는 비표준화계수(unstandardized coefficients)에 의해 평균총산자수(y) = -6.6545 * ZPBP(x) + 11.096와 같은 회귀식이 도출되었으며, ZPBP 유전자의 메틸화 정도에 대한 회귀계수는 음의 값을 가지며, 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. As shown in Table 7 below, the degree of methylation of ZPBP gene and the average number of TNBs are the average total number (y) = -6.6545 * ZPBP (x) + 11.096 by unstandardized coefficients. The same regression equation was derived, and the regression coefficient for the degree of methylation of the ZPBP gene was negative and found to be statistically significant.

따라서, ZPBP 유전자의 메틸화 정도는 흑돼지 모돈의 평균총산자수에 영향을 미치며, 특히 회귀계수가 음의 값을 가지고 있으므로 ZPBP 유전자의 메틸화가 감소할수록 총산자수가 증가하는 음의 상관관계를 가지는 것으로 확인되었다. 이때, t 값은 비표준화계수를 표준오차로 나눈값이 된다. Therefore, the degree of methylation of the ZPBP gene affects the average total number of piglets sow, and in particular, since the regression coefficient has a negative value, it is confirmed that as the methylation of the ZPBP gene decreases, the number of total numbers increases. Became. At this time, the value of t is the value obtained by dividing the non-standardization coefficient by the standard error.

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또한, 하기 표 8에서와 같이, ZPBP 유전자의 메틸화 마커와 평균실산자수(Average of NBA)는 비표준화계수(unstandardized coefficients)에 의해 평균실산자수(y) = -5.1436 * ZPBP(x) + 9.5116과 같은 회귀식이 도출되며, ZPBP 유전자의 메틸화 마커에 대한 회귀계수는 음의 값을 가지며, 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. In addition, as shown in Table 8 below, the methylation marker and average number of NBAs of the ZPBP gene are averaged number of y (y) = -5.1436 * ZPBP (x) + by unstandardized coefficients. A regression equation such as 9.5116 was derived, and the regression coefficient for the methylation marker of the ZPBP gene had a negative value and was found to be statistically significant.

따라서, ZPBP 유전자의 메틸화 마커는 흑돼지 모돈의 평균실산자수에 영향을 미치며, 특히 회귀계수가 음의 값을 가지고 있으므로 ZPBP 유전자의 메틸화 감소할수록 실산자수가 증가하는 음의 상관관계를 가지는 것으로 확인되었다. Therefore, it was confirmed that the methylation marker of the ZPBP gene affects the average number of miscarriage of sow pigs, and in particular, as the regression coefficient has a negative value, it has been confirmed that the methylation of the ZPBP gene has a negative correlation with the increase in the number of miscarriers. .

Figure 112018065476876-pat00009
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이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다. 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, the present invention is specifically for describing the present invention, and the present invention is not limited to this, and by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is clear that it can be modified or improved. All simple modifications and variations of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.

<110> GYEONG NAM NATIONAL UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLGY <120> Composition for prediction of swine fecundity using methylation status of ZPBP gene and method for predictioin of swine fecundity using the same <130> NPF32194 <160> 2 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 atcaggtgag gcgtcggcat 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 cgtcatcaat gtccagtcct 20 <110> GYEONG NAM NATIONAL UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLGY <120> Composition for prediction of swine fecundity using methylation          status of ZPBP gene and method for predictioin of swine fecundity          using the same <130> NPF32194 <160> 2 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 atcaggtgag gcgtcggcat 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 cgtcatcaat gtccagtcct 20

Claims (13)

ZPBP 유전자의 메틸화 정도를 측정하는 제제를 포함하고,
상기 제제는 서열번호 1 및 2의 염기서열로 표시되는 프라이머쌍을 포함하는, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
Contains an agent that measures the degree of methylation of the ZPBP gene,
The formulation comprises a primer pair represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and 2, the composition for predicting the number of pigs in pigs.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 메틸화 부위를 증폭할 수 있는 것인, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
According to claim 1,
The composition is capable of amplifying the methylation site, a composition for predicting the number of pigs in the mountains.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 조성물은 CpG 부위의 메틸화 정도를 측정하는, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
According to claim 1,
The composition is to measure the degree of methylation of the CpG site, the composition for predicting the number of pigs living.
제1항에 있어서,
메틸화 특이적 제한효소 쌍인 HpaII와 MspI을 포함하는, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
According to claim 1,
A composition for predicting the number of pigs in a pig, comprising a pair of methylation-specific restriction enzymes HpaII and MspI.
제1항에 있어서,
상기 돼지는 흑돼지인, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
According to claim 1,
The pig is a black pig, a composition for predicting the number of pigs.
제6항에 있어서,
상기 흑돼지는 버크셔인, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
The method of claim 6,
The black pig is Berkshire, a composition for predicting the number of pigs.
제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 돼지의 산자수 예측용 조성물을 포함하는, 돼지의 산자수 예측용 키트. A kit for predicting the birth number of a pig, comprising the composition for predicting the birth number of a pig according to any one of claims 1, 2, and 4 to 7. 제8항에 있어서,
상기 키트는 RT-PCR 키트, 마이크로어레이 칩 키트 또는 단백질 칩 키트인 돼지의 산자수 예측용 키트.
The method of claim 8,
The kit is an RT-PCR kit, a microarray chip kit, or a protein chip kit.
돼지 피검체로부터 DNA를 추출하는 단계;
상기 DNA로부터 ZPBP 유전자의 메틸화 정도를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 메틸화 정도가 평균 메틸화 수준보다 낮은 돼지를 그렇지 않은 돼지보다 더 높은 산자수를 갖는 돼지로 예측하는 단계를 포함하고,
상기 ZPBP 유전자의 메틸화 정도를 측정하는 단계는 서열번호 1 및 2의 염기서열로 표시되는 프라이머쌍으로 유전자를 증폭하는 단계를 더 포함하는, 돼지의 산자수 예측방법.
Extracting DNA from a pig subject;
Measuring the degree of methylation of the ZPBP gene from the DNA; And
And predicting a pig having a lower methylation level than the average methylation level as a pig having a higher number of digits than a pig not having the same,
The step of measuring the degree of methylation of the ZPBP gene further comprises amplifying the gene with a primer pair represented by the base sequences of SEQ ID NOs: 1 and 2, the method for predicting the number of pigs in the pig.
제10항에 있어서,
상기 피검체는 혈액, 모근 또는 자궁내막 조직인, 돼지의 산자수 예측방법.
The method of claim 10,
The subject is blood, hair root or endometrial tissue, method for predicting the number of pigs in the pig.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 메틸화 정도를 측정하는 단계는 메틸화 특이 PCR (methylation specific PCR), 실시간 메틸화 특이 PCR (real time methylation specific PCR), 파이로시퀀싱, 메틸화된 DNA 특이적 결합 단백질을 이용한 PCR 또는 정량 PCR 및 DNA 칩, 메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제, 바이설파이트 시퀀싱 또는 PMP 어세이(PCR assay) 분석방법을 이용하는, 돼지의 산자수 예측방법.
The method of claim 10,
The step of measuring the degree of methylation includes methylation specific PCR, real time methylation specific PCR, pyrosequencing, PCR using a methylated DNA specific binding protein or quantitative PCR and DNA chip, A method for predicting the number of pigs in pigs, using a methylation sensitivity limiting endonuclease, bisulfite sequencing, or PMP assay analysis.
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