KR20010016520A - Development of PCR-SSCP method for Identification of Hanwoo Meat - Google Patents
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Abstract
Description
축산물 수입개방에 대비한 우리나라 한우산업의 국제경쟁력 강화 및 고품질 한우고기 생산을 유도하기 위해서는 수입쇠고기 또는 국내산 젖소고기와 차별화 전략이 초미의 관심사로 대두되고 있다. 그러나, 국내 쇠고기 유통과정에서 값싼 외국산 수입육과 젖소육이 고급 한우육으로 둔갑 판매되는 사례가 성행하여 소비자 및 양축농가의 막대한 경제적 손실과 피해를 초래하고 있음은 물론 사회적으로도 큰 물의를 야기시키는 심각한 문제점으로 지적되고 있다. 이번 농림부 국정감사 자료에 의하면 지난 98년부터 올해까지 젖소, 육우의 한우둔갑 판매로 약 4천 8백 97억원의 손해를 소비자가 입은 것으로 보고되었다.In order to enhance the international competitiveness of Korean cattle industry and induce the production of high-quality Korean cattle beef in preparation for the opening of livestock imports, differentiation strategies from imported beef or domestic dairy cattle are emerging as a very important concern. However, in the domestic beef distribution process, inexpensive foreign imported beef and cow meat are sold as high-quality beef cattle, leading to enormous economic loss and damage to consumers and livestock farmers as well as serious social problems. It is pointed out. According to the Ministry of Agriculture and Forestry's national audit data, consumers reported damages of about KRW 49.8 billion from sales of cows and beef cattle from 1998 to this year.
특히, 2001년 수입쇠고기 전면개방에 따른 외국산 생우가 국내로 반입되어 6개월 사육 후 도축할 경우 국산쇠고기로 유통이 허용되어 수입생우의 한우둔갑이 새로운 문제로 제기되고 있다. 최근 인사이트 리서치가 서울 정육업자 1백명을 대상으로 「한우 쇠고기의 이미지 및 경쟁력 실증확인」을 위한 설문조사 결과에서 자신들이 판매한 한우 쇠고기중 둔갑판매된 양은 총량의 36.2%라고 응답하였고, 「한우고기를 속아서 샀다」는 소비자들이 10명당 47%에 달하고 있어 소비자의 과반수 가까이 한우고기를 속아서 구매한 것으로 조사되었고 이처럼 한우육 둔갑판매 가능성에 대한 소비자의 불신감이 매우 높아 오히려 수입육 등 비 한우고기를 더욱 선호하는 결과를 초래하고 있다. 이처럼 쇠고기 둔갑 유통의 부조리현상이 만연할 경우 한우 차별화 및 원산지 표시제 정책이 올바르게 정착하기 어렵고 한우고기에 대한 소비자의 불신감 증폭과 부정적 인식의 확산으로 말미암아 한우산업 및 쇠고기 유통관련 산업의 경쟁력을 약화시키는 주요 원인이 되고 있다. 따라서, 한우고기 둔갑판매 행위를 막기위해서 행정당국의 지속적인 유통단속과 지도감시가 필요하겠지만 과학적이고 객관적인 한우육 판별 및 진단기술이 뒷받침될 때 비로서 소비자들의 한우육에 대한 신뢰감 회복과 불신감 해소를 가져와 수입쇠고기 및 젖소고기와의 품질 차별화가 올바르게 정착될 수 있을 것이다. 또한, 식생활 패턴의 서구화로 축산물 소비가 증가되고 곡물류 소비가 줄어드는 식생활 구조의 변화를 보이고 있을 뿐 만 아니라, 국내 1인당 육류 소비량도 1997년에 29.3㎏이었던 것이 2001년에는 34.7㎏, 그리고 2004년에는 37.3㎏으로 증가할 전망이다. 그러나, 현재 순수 한우고기 자급율은 40% 미만으로서 국내에서 유통되고 있는 쇠고기의 60% 이상을 젖소고기 및 수입쇠고기로 그 수요를 충당하고 있는 실정이다. 따라서 우리나라 고유 가축으로서 한우만의 독특한 유전적 특성을 DNA 수준에서 파악하여 수입쇠고기 및 국내산 젖소고기와 명확히 구별할 수 있는 한우육 판별 기술 개발은 국내산 한우고기의 국제 경쟁력은 물론 둔갑육 유통의 근본적인 차단 및 사육농가 및 쇠고기 시장보호를 위해 반드시 해결해야 할 과제이다.In particular, when live cattle imported into Korea were brought into Korea and slaughtered after six months of breeding in 2001, the domestic beef cattle were allowed to be distributed as domestic beef. Insight Research recently surveyed 100 Korean meat farmers in Seoul to confirm the image and competitiveness of Korean beef. The amount of Korean beef sold in Korean beef was 36.2% of the total. Scams were bought with 47% of consumers per 10 people, and nearly half of the consumers were fooled into buying Korean beef. It is causing the consequences. If the irregularity of distribution of beef packs is widespread, it is difficult for the Korean beef differentiation and origin labeling policies to be properly settled, and the weakening of the competitiveness of the Korean beef industry and beef distribution industry by weakening consumer distrust and spread of negative perceptions on Hanwoo meat. It is the cause. Therefore, to prevent the sale of Hanwoo beef bluffs, it will be necessary for the government to continuously monitor and supervise distribution, but when scientific and objective Hanwoo beef discrimination and diagnostic technology are supported, consumers' confidence in Hanwoo beef will be restored and confidence will be resolved. And quality differentiation with cow's meat may be correctly established. In addition, the westernization of dietary patterns has led to changes in the dietary structure, leading to increased livestock consumption and reduced grain consumption. In addition, domestic meat consumption per capita was 29.3 kg in 1997, 34.7 kg in 2001, and 2004. It is expected to increase to 37.3kg. However, the current self-sufficiency of pure Hanwoo beef is less than 40%, and more than 60% of domestically distributed beef is being served by cow and imported beef. Therefore, the development of the technology to distinguish Korean beef from Korean beef and domestic cows by identifying the unique genetic characteristics of Hanwoo as a native domestic animal at the DNA level is essential to the international competitiveness of domestic beef and to block the distribution of beef meat. This is a task that must be addressed to protect the farmers and the beef market.
소의 외형적 특징인 모색은 현재까지 품종을 식별할 수 있는 유일한 대상형질이며 개체 및 품종을 식별하는 수단으로 이용될 수 있는 대표적인 질적 형질의 하나이다. 그러나, 모색의 표현형으로 구별되는 소 품종이라 할지라도 도축하여 쇠고기 형태로 전환되면 사실상의 품종 식별은 거의 불가능하게 된다.Seeking, the outward characteristic of a cow, is the only object trait that can identify a breed to date and is one of the representative qualitative traits that can be used as a means of identifying individuals and breeds. However, even cattle breeds distinguished by their phenotypic phenotype are virtually impossible to identify if they are slaughtered and converted to beef.
최근 분자 유전학 및 유전공학기술의 눈부신 발달로 DNA 수준에서 종 특이적인 DNA 염기서열 차이에 따른 축종 판별은 물론 동종 내 품종판별의 가능성이 여러 연구자들에 의해 보고되고 있다. 국내의 경우도 그 동안 우리나라 고유의 쇠고기 유전자원인 한우를 타 품종과 식별하기 위한 한우 품종에 특이적인 기술개발은 많은 연구자들에게 흥미와 관심의 대상이 되었다. 특히, PCR을 이용하는 DNA 다형분석기법으로서 RAPD(random amplified polymorphic DNA)기법이 한우육 판별을 위한 한우 특이적 DNA marker 탐색에 주로 이용되어져 왔으나, 이 RAPD 기법은 PCR 증폭조건에 대한 민감성이 매우 높고 결과의 재현성과 판정의 정확성이 낮기 때문에 실용화에는 문제점이 많은 것으로 지적되어 왔다. 한편, 최근에 소 모색발현에 관련된 MC1R(melanocortin 1 receptor) 유전자의 PCR-RFLP(restriction fragment length polymorphism)를 분석하여 한우육을 홀스타인 젖소육 및 앵거스 수입육과 명확하게 구별할 수 있는 기술이 개발되었다(정 등, 2000; 김 등, 2000).Recently, due to the remarkable development of molecular genetics and genetic engineering technology, several researchers have reported the possibility of breeding according to species-specific DNA sequence differences at the DNA level, as well as breeding in the same species. In Korea as well, the development of technology specific to Korean cattle breeds for identifying Korean cattle, which is Korean's unique genetic gene, has been of interest and interest to many researchers. In particular, RAPD (random amplified polymorphic DNA) technique has been mainly used for the detection of Hanwoo specific DNA markers for the determination of Korean beef cattle, but the RAPD technique is highly sensitive to PCR amplification conditions and results. It has been pointed out that there are many problems in practical use because of low reproducibility and low accuracy of judgment. On the other hand, a technique for clearly distinguishing Hanwoo beef from Holstein cow meat and Angus imported meat has been developed by analyzing PCR-RFLP (restriction fragment length polymorphism) of the melanocortin 1 receptor (MC1R) gene involved in bovine color development. Et al., 2000; Kim et al., 2000).
이 PCR-RFLP 기술은 기존에 보고된 PCR-RAPD 방법과 비교하여 신뢰성 높은 판별기술로 평가되고 있으나 RFLP 유전자형을 검출하기 위해서는 반드시 특정 제한효소가 인지할 수 있는 염기서열 부위가 존재해야 하고 따라서 제한효소를 사용하여야 하는 등 분석과정이 다소 복잡하고 분석시간이 오래 소요되는 단점이 있다. 특히, 한우고기 판별기술을 산업적으로 실용화하여 다량의 시료를 대상으로 본격적으로 수행하고 관련기술을 널리 확대 보급하고자 할 때 무엇보다도 먼저 판별기술의 간편성 및 판정결과의 신속성과 정확성이 요구된다.This PCR-RFLP technique is evaluated as a reliable discrimination technique compared to the previously reported PCR-RAPD method. However, in order to detect the RFLP genotype, there must be a nucleotide sequence that can be recognized by a specific restriction enzyme. The analysis process is rather complicated and requires a long analysis time. In particular, when the Korean beef meat discrimination technology is industrially applied to carry out a large amount of samples in earnest and the related technologies are widely expanded and distributed, first of all, the simplicity of the discrimination technology and the promptness and accuracy of the determination result are required.
따라서, 기존의 RAPD 및 RFLP 분석에 의한 한우고기 판별기술이 안고 있는 문제점과 한계성을 극복하면서 보다 간편하고 신속 정확하며 경제적이고 효율적인 한우고기 판별기술을 개발하고자 하는 목적에서 새로운 한우고기 판별기술로서 PCR-SSCP(single strand conformation polymorphisms) 기법을 개발하였다.Therefore, PCR-A is a new method for discriminating Korean beef, with the aim of developing easier, faster, more accurate, more economical and more efficient Korean beef, while overcoming the problems and limitations of existing Korean beef. Single strand conformation polymorphisms (SSCP) have been developed.
II. 재료 및 방법II. Materials and methods
1. 공시재료1. Materials
본 연구에 사용된 공시재료는 도축장에서 한우 100개체와 젖소 50개체로부터 각각 정육시료를 채취하였다. 또한, 축산기술연구소 대관령지소에서 사육되고 있는 수입육우로서 Angus, Hereford 및 Charolais 3품종 각 10두씩을 임의로 선정하고 이들 각 공시축으로부터 혈액시료를 채취하였다.For the test materials used in this study, meat samples were collected from 100 Korean cattle and 50 dairy cattle at the slaughterhouse. In addition, ten cattle of Angus, Hereford, and Charolais three varieties were randomly selected as the imported beef bred at Daegwallyeong Branch of Livestock Technology Research Institute.
2. 실험방법2. Experimental method
1) Genomic DNA의 분리 및 정제1) Isolation and Purification of Genomic DNA
혈액(3ml)과 근육조직(10g)으로부터 genomic DNA의 분리 및 정제는 Miller 등(1989)의 방법을 일부 변형하여 수행하였으며, 분리한 DNA는 TE buffer(10mM Tris-HCl pH 7.4, 1mM EDTA)에 용해하였다. 그리고 각 시료의 DNA 농도는 spectrophotometor로 260nm의 UV 흡착에 의해 측정하였다.Separation and purification of genomic DNA from blood (3 ml) and muscle tissue (10 g) was performed by some modifications of Miller et al. (1989), and the isolated DNA was purified by TE buffer (10 mM Tris-HCl pH 7.4, 1 mM EDTA). Dissolved. The DNA concentration of each sample was measured by UV adsorption at 260 nm with a spectrophotometor.
2) MC1R primer 합성 및 PCR 증폭2) MC1R primer synthesis and PCR amplification
MC1R 유전자는 GenBank(S71017)에 등록된 bovine receptor BDF3의 318에서 455번째 염기서열 부위에 위치한 E-좌위의 138bp 단편을 증폭하기 위한 primer로서 forward primer는 5'-CAAGAACCGCAACCTGCACT-3'와 reverse primer는 5'-GCCTGGGTGGC CAGGACA-3' 그리고 318에서 707번째 염기서열 부위의 390bp를 증폭하기 위한 primer 로서 forward primer는 5'-CAAGAACCGCAACCTGCACT-3'와 reverse primer는 5'-CCAACGAGGCACAGCAGGAT-3'의 염기배열을 각각 설계하여 합성하였으며, PCR 증폭은 GeneAmp PCR System 9600(Perkin-Elmer Cetus, USA)을 이용하여 다음과 같은 조건하에서 실시하였다. 즉, 반응액은 0.5㎖ tube에 template DNA 20-40ng, primer 각 0.5μM, dNTP 각 200μM, 10×PCR buffer 그리고 Taq DNA polymerase 1unit를 첨가하여 PCR 반응액을 총 10㎕로 조정하였다. PCR cycle은 최초 94℃에서 5분간 예비가열 후 94℃에서 1분, 66℃에서 1분 그리고 72℃에서 1분간의 cycle을 총 30회 반복한 후 최종적으로 72℃에서 5분간 가열한 후 종료했다.The MC1R gene is a primer for amplifying the E-locus 138bp fragment located at 318 to 455 of the bovine receptor BDF3 registered in GenBank (S71017). The forward primer is 5'-CAAGAACCGCAACCTGCACT-3 'and the reverse primer is 5 A primer for amplifying 390bp of '-GCCTGGGTGGC CAGGACA-3' and 318th to 707th sequencing region, the base primer of 5'-CAAGAACCGCAACCTGCACT-3 'and reverse primer of 5'-CCAACGAGGCACAGCAGGAT-3' are respectively designed. PCR amplification was performed using the GeneAmp PCR System 9600 (Perkin-Elmer Cetus, USA) under the following conditions. In other words, the reaction solution was adjusted to 10 μl of PCR by adding 20-40ng of template DNA, 0.5μM of primer, 200μM of dNTP, 10 × PCR buffer, and 1 unit of Taq DNA polymerase to 0.5ml tube. The PCR cycle was pre-heated for 5 minutes at 94 ° C, followed by 30 cycles of 1 minute at 94 ° C, 1 minute at 66 ° C, and 1 minute at 72 ° C. .
3) SSCP marker 분석3) SSCP marker analysis
MC1R 유전자의 돌연변이 영역을 포함하는 2종류의 특이적 primer쌍을 각각 이용하여 증폭시킨 후 PCR 증폭산물 3㎕에 5∼6배의 formamide dye(98% formamide, 20 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue, 0.05% xylen cyanol)를 첨가하였다. 각 희석액을 95℃에서 5분간 변성시킨 후 즉시 ice에 5분간 보관하여 reannealing을 방지한 다음, 12∼15% 비변성 polyacrylamide gel을 이용하여 전기영동을 실시한 후 Silver staining법으로 SSCP의 DNA band를 검출하였다.After amplification using two specific primer pairs containing the mutation region of the MC1R gene, 5 to 6-fold formamide dye (98% formamide, 20 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue, 0.05) was added to 3 μl of PCR amplification products. % xylen cyanol) was added. Each denatured solution was denatured at 95 ° C for 5 minutes, immediately stored in ice for 5 minutes to prevent reannealing, followed by electrophoresis using 12-15% unmodified polyacrylamide gel, and detection of SSCP DNA bands by silver staining. It was.
III. 결과 및 고찰III. Results and Discussion
MC1R은 포유동물의 멜라닌 확산 및 합성을 자극하는 호르몬 수용체로서 모색 발현에 중요한 역할을 담당한다는 사실이 규명됨에 따라 MC1R 유전자의 돌연변이를 검출하기 위한 방법으로 PCR-RFLP 분석기법을 이용하여 여러 동물 종내에서 모색변이 관한 연구가 진행되어 왔다(Robbins 등, 1993; Klungland 등, 1995; Vage 등, 1997, 1999; Kijas 등, 1998; 김 등, 2000; 이 등, 2000; 정 등, 2000). 본 연구에서는 기존의 PCR-RFLP 방법에 비해 보다 신속 정확하고 간편하게 MC1R 유전자의 돌연변이를 검출하기 위하여 PCR-SSCP 분석기법을 이용하여 MC1R 유전자내의 염기치환에 따른 DNA 단일가닥의 형태 또는 구조변경에 의한 각 품종간 전기영동상의 구조적 차이를 비교 분석하였다. MC1R 유전자의 SSCP 분석을 위하여 BDF3 cDNA 영역의 318-455번째와 318-707번째 염기배열을 갖는 두 종류의 primer를 합성하여 각각 증폭한 후 138bp와 390bp의 증폭산물을 변성시킨 다음 비변성 polyacrylamide gel로 검출한 각 품종별 SSCP 양상은 그림-1 및 2와 같다. 즉, 〈그림-1〉에서 보는 바와 같이 138bp의 증폭산물을 전기영동했을 때 점돌연변이의 염기치환에 따라 99번과 104번 아미노산을 결정하는 codon에서 단일 염기치환(T→C) 및 결실(G)에 의하여 ED/ED, ED/e, E+/e 및 e/e 4종류의 유전자형이 검출되었다. 또한, PCR 증폭산물의 분자량의 크기에 따른 SSCP 분리능력을 상호 비교하기 위하여 319-707번째 염기배열을 포함하는 390bp의 증폭산물의 SSCP 유전자형을 검출한 결과는 〈그림-2〉에 제시한 바와 같이 99번과 104번 아미노산 영역에 단일 염기치환 및 결실 부위가 존재하고 있으나 분리능력의 한계로 단순히 두 개의 haplotype 만이 검출되었다. 이같은 결과는 PCR 증폭산물의 분자량이 200bp 이하에는 70 - 95%의 정확도로 변이의 검출이 가능하나 약 400bp 이상인 경우 50% 이하로 분리능력이 저하되어 나타난 현상으로 해석된다(Michaud 등, 1992).MC1R is a hormone receptor that stimulates melanin proliferation and synthesis in mammals and has been found to play an important role in groping expression. As a method for detecting mutations in the MC1R gene, PCR-RFLP spectroscopy is used in several animal species. There have been studies of color shift (Robbins et al., 1993; Klungland et al., 1995; Vage et al., 1997, 1999; Kijas et al., 1998; Kim et al., 2000; Lee et al., 2000; Chung et al., 2000). In this study, PCR-SSCP analysis was used to detect mutations in the MC1R gene faster and more accurately than the conventional PCR-RFLP method. The structural differences in electrophoresis between varieties were compared and analyzed. For SSCP analysis of the MC1R gene, two primers with 318-455 and 318-707 base sequences of the BDF3 cDNA region were synthesized and amplified, respectively, and then denatured with 138bp and 390bp amplified products, followed by non-denatured polyacrylamide gel. SSCP patterns of each variety are shown in Figures 1 and 2. That is, as shown in Figure 1, when 138 bp amplified product was electrophoresed, single base substitution (T → C) and deletion (G) were determined in the codons determining amino acids 99 and 104 according to the base substitution of the point mutation. ), Four genotypes of E D / E D , E D / e, E + / e and e / e were detected. In addition, the SSCP genotype of the 390bp amplification product including the 319-707 nucleotide sequence was compared to compare the SSCP separation ability according to the molecular weight of the PCR amplification product, as shown in <Figure 2>. Although there are single base substitution and deletion sites in amino acid region 99 and 104, only two haplotypes were detected due to the limitation of separation ability. These results can be interpreted as a phenomenon in which the amplification of the PCR amplification product is less than 200bp with a detection accuracy of 70-95%, but the separation ability is reduced to 50% or less when it is about 400bp or more (Michaud et al., 1992).
M Hanwoo Holstein Angus Hereford Charolais MM Hanwoo Holstein Angus Hereford Charolais M
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 301 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
〈그림-1〉 한우육, 홀스타인 젖소육 및 수입육우 품종(앵거스, 헤어포드 및 샤로레)에서 MC1R 유전자의 PCR-SSCP 유전자형을 비교한 전기영동상. 전기영동상에서 1, 2, 3, 4, 6과 22에서 30 lane은 e/e 유전자형, 5 lane은 E+/e 유전자형, 7, 9, 10, 12와 13에서 21 lane은 ED/ED유전자형 그리고 8과 11 lane은 ED/E+유전자형. M: 표준 size 마커.<Figure 1> Electrophoresis of the PCR-SSCP genotypes of the MC1R gene in Korean beef, Holstein dairy and imported beef varieties (Angus, Hairford and Charlore). In electrophoresis, 1, 2, 3, 4, 6 and 22 to 30 lanes are e / e genotypes, 5 lanes are E + / e genotypes, and 7, 9, 10, 12 and 13 to 21 lanes are E D / E D Genotypes and 8 and 11 lanes are E D / E + genotypes. M: Standard size marker.
Hanwoo Holstein Angus Hereford CharolaisHanwoo Holstein Angus Hereford Charolais
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〈그림-2〉 한우육, 홀스타인 젖소육 및 수입육우 품종(앵거스, 헤어포드 및 샤로레)〈Figure-2〉 Korean Beef, Holstein Beef and Imported Beef Breeds (Angus, Hairford, and Charore)
에 대한 MC1R 유전자의 PCR-SSCP 표지인자를 비교한 전기영동상.Electrophoresis image comparing PCR-SSCP markers of MC1R gene for.
이상과 같이 138bp와 390bp 두 종류의 PCR 증폭산물을 각각 이용하여 검출한 MC1R 유전자의 PCR-SSCP 유전자형을 한우육과 젖소육 및 수입 육우 품종간에 비교한 결과 〈그림-1과 2〉에서 보는 바와 같이 DNA 단일가닥의 치환 및 결실에 의한 전기영동상의 이동도에 따라 한우와 Holstein 및 Angus종간에 확실한 차이를 보이는 품종 특이적인 SSCP 유전자형이 확인되었다. 즉, 138bp의 PCR 증폭산물을 이용하여 SSCP 유전자형을 검출한 결과(그림-1)에서 한우는 E+/e 및 e/e 2 종류의 유전자형만이 검출되었으나 Holstein 젖소는 ED/ED와 ED/e 그리고 Angus 종은 ED/ED유전자형만이 검출되어 품종간의 SSCP 유전자형 출현에 명확한 차이가 인정되었다. 또한, 390bp의 PCR 증폭산물을 이용하여 SSCP 유전자형을 분석한 결과(그림-2) 분자량이 비교적 큰 관계로 세부적이고 정확한 유전자형의 판정이 곤란하였으나 한우는 2개의 band 그리고 Holstein 젖소 및 Angus 종은 1개의 band 만이 각각 검출되어 SSCP band 출현양상에 확실한 차이가 인정되었다. 이러한 실험결과는 390bp의 증폭산물의 경우 다수의 쇠고기 시료를 대상으로 상세한 유전자형 구분에 관계없이 단순히 전기영동 gel상에서 발현된 DNA band 양상만으로 한우육을 손쉽고도 신속하게 판별하는데 매우 실용적인 방법이 될 수 있다고 판단된다.As described above, PCR-SSCP genotypes of the MC1R gene detected using two PCR amplification products, 138bp and 390bp, were compared between Hanwoo, dairy and imported beef breeds, as shown in <Figure 1 and 2>. Variety-specific SSCP genotypes were identified, showing a clear difference between Hanwoo, Holstein and Angus species according to the mobility of single-strand substitution and deletion. In other words, in the result of detecting the SSCP genotype using a PCR amplification product of 138bp (Fig. 1), only two types of E + / e and e / e were detected in Korean cattle but E D / E D and E for Holstein cows. D / e and Angus species detected only the E D / E D genotype, which showed a clear difference in the appearance of SSCP genotype between varieties. In addition, the SSCP genotype was analyzed using a PCR amplification product of 390bp (Figure 2). As a result of relatively high molecular weight, it was difficult to determine detailed and accurate genotypes, but two bands of Hanwoo and one of Holstein cow and Angus species Only bands were detected, respectively, and a clear difference in SSCP band appearance was recognized. These results suggest that the 390bp amplification product can be a very practical method for the easy and rapid determination of Hanwoo beef by simply using DNA band patterns expressed on electrophoresis gels regardless of the detailed genotypes of multiple beef samples. do.
따라서, 본 연구에서 개발한 모색 특이적인 MC1R 유전자의 SSCP 유전자형은 최근에 개발되어 보고된 RFLP 유전자형과 비교해 보다 신속 정확하면서도 간편하게 한우육을 국내산 및 수입산 젖소고기와 Angus 수입육을 감별하는데 매우 유용한 DNA marker로서 이용할 수 있을 것이다. 이러한 한우와 Holstein 및 Angus종간의 SSCP band의 이동도에 따른 검출 능력의 차이는 MC1R 유전자의 99번 염기서열에서 단일염기의 치환(CTG(Leu)→CCT(Pro)) 및 103번 아미노산을 결정하는 codon에서 GGT (Gly)→GTG(Val)로 두 번째 G 단일염기의 결실로 모색 표현형이 서로 상이한 한우와 Holstein 및 Angus의 품종간에 구별이 가능한 것으로 해석된다(Klungland 등, 1995; 정 등, 2000).Therefore, the SSCP genotype of the groping-specific MC1R gene developed in this study can be used as a very useful DNA marker for distinguishing domestic and imported cows from Angus imported meat. Could be. The difference in the detection ability according to the mobility of SSCP band between Hanwoo, Holstein, and Angus species determines the substitution of single base (CTG (Leu) → CCT (Pro)) and amino acid 103 at the 99 base sequence of MC1R gene. In the codon, GGT (Gly) → GTG (Val) results in the deletion of a second G monobase, which is interpreted as being able to distinguish between different breeds of Hanwoo and Holstein and Angus (Klungland et al., 1995; Chung et al., 2000). .
한우와 젖소 그리고 수입육우 3품종을 대상으로 MC1R 좌위의 SSCP 유전자형 빈도를 분석한 결과 〈표-1〉에 제시한 바와 같이 한우는 E+/e와 e/e 2종류의 유전자형을 보유하고 있었으며 이 가운데 e/e형이 89%로 매우 높은 출현율을 보인 반면 E+/e 형은 11%로 출현빈도가 낮은 경향이었다. 그러나, 흑반점의 모색을 갖는 Holstein종은 한우에서 전혀 출현되지 않는 ED/ED와 ED/e 2종류의 유전자형이 각각 96%와 4%로서 ED/ED형이 매우 높은 출현율을 나타냈고 또한, 단일 흑모색 품종인 Angus종에서도 한우에 존재하지 않는 ED/ED유전자형이 검출되었다. 이처럼, 축우 품종간의 MC1R 유전자형 출현빈도에 뚜렷한 차이가 존재하고 있으며 이같은 결과는 품종간의 모색 표현형 변이에 따른 유전적 차이로 해석되며 또한 품종적 특징을 잘 반영해 주고 있음을 알 수 있다.As a result of analyzing the frequency of SSCP genotypes of MC1R loci in three varieties of Korean cattle, cows and imported beef, Hanwoo had two genotypes, E + / e and e / e. Among them, the e / e type showed a very high appearance rate of 89%, whereas the E + / e type had a low appearance rate of 11%. However, Holstein species having a look at the black spots do not emerge at all beef E D / E D and E D / e E D / E D-type two types genotype of a 96% and 4%, respectively, a very high prevalence In addition, single genus, Angus, was detected in E D / E D genotype not present in Korean cattle. As such, there is a significant difference in the frequency of MC1R genotypes among cattle breeds, and this result is interpreted as a genetic difference according to the groping phenotypic variation between breeds and also reflects the characteristics of the breed.
〈표-1〉 PCR-SSCP 방법에 의해 검출된 MC1R 유전자형의 품종별 출현빈도<Table 1> Appearance Frequency of Varieties of MC1R Genotypes Detected by PCR-SSCP Method
그 동안 소 품종에서 MC1R 유전자와 여러 가지 다양한 모색 표현형들과의 관련성을 명확하게 분석한 연구결과는 많지 않은 실정이나 특정 염기서열을 인지하는 제한효소를 사용하는 PCR-RFLP 분석을 통하여 모색 표현형에 따라 ED, E+및 e 3종류의 대립유전자를 분류하였고 이들에 의해 지배되는 6종류의 유전자형이 보고되어져 있다(Klungland 등, 1995; Klungland와 Vage, 1999). 또한, Joerg 등(1996)은 MSHR 유전자의 염기서열을 분석한 결과 적모색을 갖는 Holstein종은 특정 염기의 결실로 흑모색 품종과 구별이 가능하다고 하였다. 소 품종 이외에도 Kijas 등(1998)은 모색 표현형이 다른 돼지 품종에서 MC1R 좌위의 염기서열에 대한 차이를 규명하고자 PCR-RFLP와 SSCP 방법으로 분석한 결과 missense 돌연변이가 모색변이와 관련되어 있음을 보고하였다. 또한, Marklund 등(1996)은 말 MSHR의 염기서열을 분석한 결과에서도 단일 missense 돌연변이는 밤색(chestnut) 표현형과 관계가 있음을 시사하였다. 최근에 정 등(2000), 김 등(2000) 및 이 등(2000)은 한우를 Holstein종 젖소 및 Angus 수입육과 판별하기 위하여 서로 다른 특이적 primer와 제한효소를 이용하여 PCR-RFLP법으로 MC1R 유전자를 분석하고 특정 품종의 특이적 유전자형의 출현빈도에 근거하여 한우를 젖소 및 수입육우 품종 가운데 앵거스 품종과 확실하게 구별할 수 있음을 보고한 바 있다. 현재, 전세계적으로 사육되고 있는 소 품종은 매우 다양하며 모든 소의 품종을 구별한다는 것은 이론적으로 불가능할지도 모르나 국내에서 사육되고 있는 Holstein 젖소와 수입품종 가운데 Angus 종의 모색은 흑반점 및 흑색으로 한우의 황갈색과는 근본적으로 다르기 때문에 국내 쇠고기 유통과정에서 국내산 쇠고기란 이름으로 둔갑판매의 주류를 이루는 Holstein 종 젖소와 수입육 가운데 높은 비중을 차지하고 있는 Angus 품종의 경우 모색 표현형 차이에 의해 MC1R 유전자형이 한우와 완전히 다르므로 도축 후 쇠고기 형태로 전환되더라도 한우육을 젖소육과 Angus 수입육과 명확히 구별할 수 있어 한우육의 품질인증 및 부정육 검출에 이용할 수 있다.In the past, studies on the clear association between MC1R genes and various groping phenotypes in cattle breeds have not been carried out, but PCR-RFLP analysis using restriction enzymes that recognize specific sequencing patterns can be used. Three alleles, E D , E + and e, have been classified and six genotypes dominated by them have been reported (Klungland et al., 1995; Klungland and Vage, 1999). In addition, Joerg et al. (1996) analyzed the nucleotide sequence of the MSHR gene and found that Holstein species with red color can be distinguished from black color varieties due to deletion of specific base. In addition to bovine breeds, Kijas et al. (1998) reported that missense mutations were associated with chromosomal mutations by PCR-RFLP and SSCP methods to identify differences in base sequences of MC1R loci in pigs with different groping phenotypes. Marklund et al. (1996) also found that a single missense mutation was associated with a chestnut phenotype in the analysis of the nucleotide sequence of equine MSHR. Recently, Jeong et al. (2000), Kim et al. (2000) and Lee et al. (2000) used the MC1R gene by PCR-RFLP method using different specific primers and restriction enzymes to distinguish Hanwoo cattle from Holstein cows and Angus imported meat. And based on the frequency of occurrence of specific genotypes of certain breeds, Hanwoo has been able to reliably distinguish Hangus from Angus. Currently, there are many varieties of cattle bred all over the world and it may be theoretically impossible to distinguish all cattle breeds, but among the domestically grown Holstein cows and imported varieties, Angus species are black spots and blackish brownish brown cattle. Because of the radical difference from the Korean beef distribution process, the MC1R genotype is completely different from Korean beef because of the Holstein breed cows, which are the mainstream of the domestic beef market in the domestic beef distribution process, and the Angus variety, which occupy a high proportion of imported meat. Even when converted to beef form after slaughter, Korean beef can be clearly distinguished from dairy beef and Angus imported meat, so it can be used for quality certification and detection of illegal meat.
특히, PCR-SSCP 유전자형은 기존의 RFLP와 같이 Mendel의 유전양식을 따르며 RFLP 방법으로 확인 불가능한 변이까지 간편하고 신속하게 검출할 수 있는 고감도 DNA 다형성 검출법으로 잘 알려져 있다(Blanche 등1997; Hennessy 등, 1998). 따라서, 본 연구에서 개발한 MC1R 유전자의 PCR-SSCP marker는 2종류의 제한효소를 각각 이용하여 분석하는 기존의 PCR-RFLP 방법에 비하여 특정 염색체 좌위에 존재하는 주 유전자를 대상으로 특정 제한효소 사용없이도 신속 정확하고도 간편하게 돌연변이로 유발된 유전자의 다형성을 직접 검출할 수 있는 장점을 지니고 있어 신속성, 정확성, 경제성, 편리성 및 실용성을 겸비한 한우고기 판별법이라고 할 수 있다. 따라서, MC1R 유전자의 PCR-SSCP 유전자형은 한우육을 젖소고기 및 Angus 수입육과 구별하는데 매우 효율적이고 경제적이며 유용한 DNA marker로서 이용할 수 있다.In particular, the PCR-SSCP genotype is well known as a highly sensitive DNA polymorphism detection method that can easily and quickly detect mutations that cannot be identified by the RFLP method (Blanche et al. 1997; Hennessy et al., 1998). ). Therefore, the PCR-SSCP marker of the MC1R gene developed in this study was compared to the conventional PCR-RFLP method using two types of restriction enzymes. As it has the advantage of directly detecting the polymorphism of mutation-induced genes quickly and accurately and easily, it can be said to be a method of discriminating Hanwoo meat, which has fastness, accuracy, economy, convenience and practicality. Therefore, the PCR-SSCP genotype of the MC1R gene can be used as a very efficient, economical and useful DNA marker to distinguish Hanwoo beef from dairy cows and Angus imported meat.
1. 발명이 속하는 기술분야1. Field of invention
생물공학 및 유전공학 - 동물 유전자 공학Biotechnology and Genetic Engineering-Animal Genetic Engineering
본 연구팀이 개발한 「한우육 판별을 위한 PCR-SSCP 유전자 감식법 개발」이 속하는 기술은 유전공학 분야로서 세부전공으로는 분자유전학적 기술을 이용하는 동물 유전공학 분야이다. DNA 표지인자를 이용하여 한우고기와 수입쇠고기 및 젖소고기의 품종식별을 위한 유전자 감식기법으로서 기존에 보고되어진 기술이 RAPD 및 SCAR 분석기술이며, 최근에 PCR-RFLP marker를 이용하는 판별기술이 새롭게 보고되었다.The technology developed by the team belongs to `` Development of PCR-SSCP Gene Identification Method for Korean Beef Meat, '' which is a field of genetic engineering. As a genetic identification method for the identification of varieties of Korean beef, imported beef and cow meat using DNA markers, the previously reported technology is RAPD and SCAR analysis technology. Recently, a new discrimination technology using PCR-RFLP marker has been reported. .
2. 그 분야의 종래기술2. Prior art in the field
① RAPD 및 SCAR marker를 이용한 한우고기 판별법① Method of discriminating Korean beef meat using RAPD and SCAR marker
PCR-RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)기법은 짧은 염기서열(10bp)을 갖는 임의의 oligonucleotide primer(random primer)를 사용하여 genome내 DNA 염기서열 부위를 임의로 증폭시켜 품종 특이적인 DNA band를 검출하고 이를 품종 특이 RAPD marker로 이용하여 소의 품종 구별을 시도하는 기술이다. 그러나, RAPD 기술은 PCR 증폭에 대한 민감성이 매우 높을 뿐만 아니라 재현성과 정확성에 대한 신뢰도가 매우 낮아(Yu 와 Pauls, 1992; Ellsworth 등, 1993; Macpherson 등, 1993; Meunier 와 Grimont 등, 1993) 실제적으로 이용하기에는 많은 문제점들을 내포하고 있기 때문에 판정결과에 대한 신뢰성을 보장할 수 없어 산업적 실용화 기술로의 이전이 어려운 실정이다.The PCR-RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) technique uses a random oligonucleotide primer (random primer) with a short nucleotide sequence (10 bp) to randomly amplify the DNA sequence region in the genome to detect a specific DNA band and breed it. It is a technique that attempts to distinguish the breed of cattle by using it as a specific RAPD marker. However, RAPD technology is not only very sensitive to PCR amplification but also very low in reproducibility and accuracy (Yu and Pauls, 1992; Ellsworth et al., 1993; Macpherson et al., 1993; Meunier and Grimont et al., 1993). Since there are many problems to use, it is difficult to guarantee the reliability of the determination result, so it is difficult to transfer to industrial practical technology.
RAPD 기법을 이용하여 한우와 타 품종간의 차이를 보이는 band를 cloning하여 염기배열을 분석한 후 유전자를 보다 안정화시켜 증폭할 수 있는 새로운 primer를 제작하는 과정을 거쳐 보다 바람직한 기술의 재현성을 얻고자 수행된 것이 SCAR (sequence characterized amplified regions)기법으로서, 기본적으로는 PCR-RAPD 기법과 동일하지만 품종 특이적 band에 대하여 염기서열을 결정한 후 10bp의 RAPD marker에 끝에서 안쪽으로 10bp 정도의 염기를 추가하여 합성한 primer를 SCAR primer로 이용하여 검출하는 방법으로서 RAPD의 재현성을 일부 개선시킨 기술이라고 할 수 있다. 그러나, 이 방법 역시 기본적으로 PCR-RAPD 기술을 이용하는 것으로 아직까지 한우고기 판별용 SCAR marker에 대한 충분한 연구와 검증이 이루어지지 않은 상태로서 실용화에는 이르지 못하고 있는 실정이다.Using RAPD technique, cloning the band showing the difference between Hanwoo and other varieties, analyzing the nucleotide sequence, and making a new primer to stabilize and amplify the gene, to obtain more desirable reproducibility of the technique. SCAR (sequence characterized amplified regions) technique is basically the same as PCR-RAPD technique, but after sequencing the nucleotide sequence for the species-specific band, the base is synthesized by adding 10bp of base from the end to the 10bp RAPD marker. As a method of detecting primers as SCAR primers, it can be said that the technique of reproducibility of RAPD is partially improved. However, this method also uses the PCR-RAPD technology, which has not been fully studied and verified about the SCAR marker for discriminating Korean beef.
② PCR-RFLP marker를 이용한 한우고기 판별법② Method of discriminating Korean beef meat using PCR-RFLP marker
최근에 개발된 PCR-RFLP marker를 이용한 한우고기 판별법은 소 모색발현에 관여하는 MC1R의 특정 유전자의 RFLP 분석에 의한 품종 특이적 유전자형을 이용하여 한우육을 Holstein종 젖소육과 앵거스(Angus) 수입육우 품종과 구별할 수 있는 기술로서 RAPD 및 SCAR marker를 이용하는 방법과 비교하여 정확성과 재현성이 매우 우수하며 신뢰도가 높은 한우고기 판별법이라고 할 수 있다. 그러나, PCR-RFLP 유전자형을 검출하기 위해서는 반드시 특정 제한효소가 인지할 수 있는 염기서열 부위가 존재하여야 하며 따라서 극히 한정된 제한효소 인지부위만을 검출할 수 있는 한계성이 있으며 나아가 제한효소 처리과정이 필수적으로 요구되어 분석과정이 다소 복잡하고 분석시간이 오래 걸린다는 단점이 지적되고 있다. 따라서, 한우고기 판별기술의 실용화와 범용화를 위해서는 보다 단순하면서도 판별기술의 신속 정확하고 분석 비용이 저렴하며 경제적인 한우고기 판별기술의 개발이 요구된다.The recently developed PCR-RFLP marker using the PCR-RFLP marker is a method for discriminating Hanwoo beef, using the breed-specific genotype by RFLP analysis of MC1R gene involved in bovine color development. As a distinguishing technique, it is a method of discriminating Hanwoo beef with high accuracy and reproducibility and high reliability compared to the method using RAPD and SCAR marker. However, in order to detect the PCR-RFLP genotype, there must be a nucleotide sequence that can be recognized by a specific restriction enzyme. Therefore, there is a limitation that only a limited restriction enzyme recognition site can be detected. As a result, it is pointed out that the analysis process is rather complicated and takes a long time. Therefore, for the practical use and generalization of the Korean beef meat discrimination technology, it is necessary to develop a simple, fast and accurate method of discriminating technology, low cost of analysis, and economical Korean beef meat discrimination technology.
기존의 한우육 판별기술의 문제점을 살펴보면 앞서 설명한 바와 같이 RAPD marker를 통한 한우육, 젖소육 및 수입육간의 구별은 그 동안 많은 연구자들에 의하여 수행되어져 왔다(이창수 등, 1994; 조병욱과 한재용, 1994; 민병록 등, 1995; 정의룡 등, 1995). 그러나, RAPD 기술은 PCR 증폭에 대한 민감성이 매우 높을 뿐 만 아니라 재현성과 정확성에 대한 신뢰도가 매우 낮아(Yu 와 Pauls, 1992; Ellsworth 등, 1993; Macpherson 등, 1993; Meunier 와 Grimont 등, 1993) 실제적으로 이용하기에는 많은 문제점들을 내포하고 있기 때문에 판정결과에 대한 신뢰성을 보장할 수 없어 산업적 실용화 기술로의 이전이 어려운 실정이다.As described above, the problem of discrimination between Korean beef cattle, cow cattle, and imported cattle through RAPD marker has been performed by many researchers (Lee Chang-soo et al., 1994; Cho, Byeong-uk and Han, Jae-yong, 1994; , 1995; Jung Ryong Rong et al., 1995). However, RAPD technology is not only very sensitive to PCR amplification but also very low in reproducibility and accuracy (Yu and Pauls, 1992; Ellsworth et al., 1993; Macpherson et al., 1993; Meunier and Grimont et al., 1993). Because it contains many problems to use it, it is difficult to guarantee the reliability of the decision result and it is difficult to transfer to industrial practical technology.
특히, RAPD 기술이 지니고 있는 기술의 특성상 실험자, 시료 DNA, PCR 반응액 조성, PCR 증폭조건(반응온도 및 cycle 수)등 많은 실험요인에 의하여 민감하게 반응하여 동일한 실험결과를 얻기가 매우 어려워 재현성이 결여되어 있다. 또한, RAPD 기술의 매우 낮은 재현성을 개선하고자 하여 10bp의 RAPD primer 보다 긴 약 20bp primer를 사용하는 SCAR(sequence characterized amplified regions) marker가 단편적으로 보고되어 있으나 이 방법 역시 기본적으로 PCR-RAPD 기술을 이용하는 것으로 아직까지 한우고기 판별용 SCAR marker에 대한 충분한 연구와 검증이 이루어지지 않은 상태로서 실용화에는 이르지 못하고 있는 실정이다.In particular, due to the characteristics of the technology of RAPD technology, it is very difficult to obtain the same test result by reacting sensitively by many experiment factors such as experimenter, sample DNA, PCR reaction solution composition, PCR amplification condition (reaction temperature and number of cycles). It is lacking. In addition, in order to improve the very low reproducibility of RAPD technology, SCAR (sequence characterized amplified regions) markers using about 20 bp primer longer than 10 bp RAPD primer have been reported in pieces, but this method also uses PCR-RAPD technology. As of yet, sufficient research and verification of the SCAR marker for the determination of Korean beef has not been carried out, which has not been put into practical use.
한편, 최근에 개발된 유전자 감식기술로서 소 모색관련 MC1R 유전자의 PCR-RFLP marker를 이용한 한우고기 판별법은 대립유전자 특이적 primer와 2종류의 제한효소를 이용하여 한우, 젖소 및 Angus 종을 명확하게 구별할 수 있어 지금까지 보고된 한우고기 판별법 가운데 판별결과에 대한 정확성과 신뢰도가 가장 높은 검사법으로 평가되고 있다. 그러나, 한정된 제한효소 인지부위만을 검출할 수 있고 제한효소 처리과정이 필수적으로 요구되어 고가의 제한효소가 필요하고 분석과정이 복잡하며 분석시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 따라서, 본 연구개발의 기술적 과제는 기존에 보고된 방법들 보다 효율적이며 분석의 신속성과 정확성, 저렴한 분석 비용과 경제성 그리고 기술적으로 재현성을 보장할 수 있을 뿐 만 아니라 기술상의 독창성, 신규성 및 진보성 등의 우수한 특성과 장점을 지니고 있는 PCR-SSCP 기법을 이용한 한우육 판별기술을 개발하고 이를 산업적으로 실용화하여 실제의 한우육 검사 업무에 활용할 수 있는 새로운 한우육 감별 기술 체계를 확립하는데 있다.On the other hand, as a recently developed gene identification technique, Hanwoo meat discrimination method using PCR-RFLP marker of MC1R gene related to cow groping clearly distinguishes Hanwoo, dairy cow and Angus species using allele-specific primer and two kinds of restriction enzymes. Therefore, it is evaluated as the test method with the highest accuracy and reliability of discrimination results among the Korean beef meat discrimination methods reported so far. However, only limited restriction enzyme recognition sites can be detected and restriction enzyme processing is required, which requires expensive restriction enzymes, complicated analysis process, and long analysis time. Therefore, the technical task of this research and development is more efficient than the previously reported methods, and can guarantee the speed and accuracy of analysis, low analysis cost and economics, and technical reproducibility, as well as technical originality, novelty and advancement. The purpose of this study is to develop a Korean beef cattle discrimination technology using the PCR-SSCP technique, which has excellent characteristics and advantages, and to industrially use them to establish a new technology for discriminating Korean beef cattle.
본 PCR-SSCP 기술의 장점과 우수성을 기존의 방법들과 비교 분석하여 〈표-2〉에 제시하였다.The advantages and excellence of this PCR-SSCP technology are compared with the existing methods and presented in <Table-2>.
〈 표 - 2 〉 한우고기 판별기술의 비교〈Table-2〉 Comparison of Korean Beef Meat Identification Technique
RAPD marker 또는 SCAR marker를 이용한 기존의 한우품종 판별 기술은 PCR 증폭조건에 대한 민감성이 매우 높고 분석결과의 재현성과 정확성에 대한 신뢰도가 낮아 실제의 검사 업무 수행 등 실용화에 문제점이 많아 한우육 판별에 이용되지 못하고 있다. 또한, PCR-RFLP marker는 RAPD marker에 비해 정확성 및 재현성이 매우 우수하지만 반드시 제한효소 처리과정을 거쳐야하기 때문에 분석과정이 복잡 불편 하고 분석시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 그러나, 본 연구진이 개발한 새로운 한우육 판별 기술은 축우의 모색 발현에 관여하는 Melanocortin 1 receptor(MC1R) 유전자를 이용한 첨단 한우 유전자 감식기술로서 모색관련 MC1R 유전자의 돌연변이 영역을 특이적 primer를 이용하여 PCR 기술로 증폭시킨 후 PCR 증폭산물(138bp 또는 390bp) 3㎕에 5∼6배의 formamide dye(98% formamide, 20 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue, 0.05% xylen cyanol)를 첨가하고 원심침전 후 95℃에서 5분간 변성시킨 후 즉시 아이스에 5분간 보관하여 reannealing을 방지한 다음, 10∼15% non-denaturing polyacrylamide gel(40% Acryiamide solution 7.5㎖, 10X TBE buffer 5㎖, 10% Ammonium persulfate 170㎕, 70㎕ TEMED)을 이용하여 전기영동을 실시한 후 Silver 염색법으로 DNA band를 발현시켜 품종 특이적인 SSCP 유전자형을 DNA 표지인자로 하여 한우육과 국내산 젖소고기 및 Angus종 수입육간의 판별을 수행한다.Conventional Korean cattle breed discrimination technology using RAPD marker or SCAR marker has high sensitivity to PCR amplification conditions and low reliability of analysis results and reliability. I can't. In addition, the PCR-RFLP marker has a higher accuracy and reproducibility than the RAPD marker, but it has a disadvantage in that the analysis process is inconvenient and takes a long time due to the restriction enzyme treatment process. However, the new Hanwoo meat discrimination technology developed by the researchers is an advanced Hanwoo gene identification technology using Melanocortin 1 receptor (MC1R) gene, which is involved in the development of cattle. After amplification, add 5-6 fold formamide dye (98% formamide, 20 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue, 0.05% xylen cyanol) to 3µl of PCR amplification products (138bp or 390bp), and centrifuge at 95 ℃. After denaturation for 5 minutes, immediately stored in ice for 5 minutes to prevent reannealing, then 10-15% non-denaturing polyacrylamide gel (7.5 ml of 40% Acryiamide solution, 5 ml of 10X TBE buffer, 170 µl of 10% Ammonium persulfate, 70 µl) After electrophoresis using TEMED), DNA band was expressed by silver staining method, and distinction between Hanwoo beef, domestic cow meat and Angus species imported meat was made by using varieties specific SSCP genotype as DNA marker. The.
본 한우고기 유전자 감식 기술의 작동 원리 및 구성 그리고 분석 기술방법에 대한 상세한 내용은 다음에 기술한 바와 같다.Details on the principle of operation, composition, and analysis method of the Hanwoo beef gene identification technique are as follows.
〈# 그림-3. PCR-SSCP 기법을 이용한 한우육 판별 기술 체계도〉〈# Figure-3. Diagram of Korean Beef Meat Discrimination Technology Using PCR-SSCP Technique
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가. 검사방법end. method of inspection
1) 재료준비 : 원료육 또는 혈액1) Material Preparation: Raw meat or blood
2) 시약 - DNA 추출용액2) Reagent-DNA Extraction Solution
- MC1R 유전자 특이적 primer :-MC1R gene specific primer:
Primer 1(138bp 증폭용) forward primer : 5'-CAAGAACCGCAACCTGCACT-3'Primer 1 (138bp amplification) forward primer: 5'-CAAGAACCGCAACCTGCACT-3 '
reverse primer : 5'-GCCTGGGTGGCCAGGACA-3'reverse primer: 5'-GCCTGGGTGGCCAGGACA-3 '
Primer 2(390bp 증폭용) forward primer : 5'-CAAGAACCGCAACCTGCACT-3'Primer 2 (for 390bp amplification) forward primer: 5'-CAAGAACCGCAACCTGCACT-3 '
reverse primer : 5'-CCAACGAGGCACAGCAGGAT-3'reverse primer: 5'-CCAACGAGGCACAGCAGGAT-3 '
- Taq DNA polymeraseTaq DNA polymerase
- 10X PCR buffer, 500mM KCl, 100mM Tris-HCl(pH 9.0) 15mM MgCl210X PCR buffer, 500mM KCl, 100mM Tris-HCl (pH 9.0) 15mM MgCl2
- dNTP : 25mM dATP, dCTP, dGTP, dTTP 혼합액dNTP: 25mM dATP, dCTP, dGTP, dTTP mixture
기구 - Spectrophotometer, Thermal cycler(DNA 증폭기)Instrument-Spectrophotometer, Thermal cycler (DNA amplifier)
2) 방법2) method
① DNA 추출 : 원료육 시료 5g으로부터 genomic DNA의 추출 및 정제는 일반적인 분리·정제 방법을 이용하여 추출하였으며, 수집된 DNA는 TE buffer에 용해하였고, 추출된 DNA 농도는 spectrophotometor로 260nm의 UV 흡착에 의해 측정한다.① DNA Extraction: Extraction and purification of genomic DNA from 5g of raw meat samples were extracted by the general separation and purification method. The collected DNA was dissolved in TE buffer, and the extracted DNA concentration was measured by UV absorption at 260nm with spectrophotometor. do.
② DNA 증폭 : 추출된 DNA(50-100ng)을 아래와 같은 시약(DNA 증폭반응액)에 들어있는 20ul 튜브에 혼합하고 다음과 같은 PCR 반응조건하에서 DNA 증폭을 수행한다.② DNA amplification: The extracted DNA (50-100ng) is mixed in a 20ul tube containing the following reagent (DNA amplification reaction solution) and perform DNA amplification under the following PCR reaction conditions.
③ SSCP 분석 : PCR 증폭산물 3㎕에 5∼6배의 formamide dye(98% formamide, 20 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue, 0.05% xylen cyanol)를 첨가한 희석액을 95℃에서 5분간 변성시킨 후 즉시 ice에 5분간 보관한 다음, 12∼15% 비변성 polyacrylamide gel을 이용하여 전기영동을 실시한 후 Silver 염색한다.③ SSCP analysis: 5 ml of formamide dye (98% formamide, 20 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue, 0.05% xylen cyanol) was added to 3 μl of PCR amplification product. After 5 minutes on ice, electrophoresis was performed using 12-15% unmodified polyacrylamide gel, and then stained with silver.
④ DNA 검출 : 12-15% 비변성 polyacrylamide gel에서 전기영동한 후 silver 염색하여 SSCP band를 검출한다.④ DNA detection: After electrophoresis on 12-15% unmodified polyacrylamide gel, silver staining is used to detect SSCP band.
1) 본 연구진이 개발한 모색관련 MC1R 유전자의 PCR-SSCP 분석기법을 이용한 한우육 판별기술은 종래의 RAPD 또는 SCAR marker를 이용한 한우 품종 판별 기술에 비하여 정확성과 재현성이 완벽하여 매우 안정된 기술이며 동시에 특정 제한효소 사용없이 신속 정확하고도 간편하게 돌연변이로 발생한 유전자의 다형성을 쉽게 검출할 수 있는 장점을 지니고 있어 신속성, 정확성, 경제성, 편리성 및 실용성을 겸비한 한우고기 유전자 감식 기술이라고 할 수 있다.1) Hanwoo meat discrimination technology using the PCR-SSCP analysis method of the groping-related MC1R gene developed by the researchers is more stable and accurate than the conventional RAPD or SCAR marker technology. Hanwoo meat gene identification technology combines rapid, accurate, economical, convenience and practicality with the advantage of easily and quickly and accurately detecting the polymorphism of a gene caused by mutation without using enzyme.
2) 본 PCR-SSCP 기술은 한우육 판별에 있어서 보다 효율적이고 산업적으로 실용화할 수 있는 새로운 한우육 판별기술로서 한우육과 국내산 젖소고기 및 Angus종 수입육을 보다 신속 간편하고 정확하게 판별할 수 있어 한우고기 부정육 유통 단속을 위한 검사 기술로 활용할 수 있고 동시에 쇠고기 원료육 제품의 품질인증 등 품질의 차별화를 유도함으로써 한우사육 농가의 소득 증대 및 소비자 보호에 기여할 수 있다.2) This PCR-SSCP technology is a new method for discriminating Korean beef, which can be used more efficiently and industrially. It is possible to quickly and easily distinguish between Korean beef, domestic cows, and Angus. It can be used as inspection technology for crackdown, and at the same time, it can contribute to income increase and consumer protection of Korean beef cattle farmers by inducing quality differentiation such as quality certification of beef raw meat products.
3) 본 유전자 감식 기술은 한우고기에 대한 객관적이고 과학적인 지표를 제공하므로써 한우고기 둔갑 현상 등 쇠고기 부정 불법 유통체계의 문제점을 근본적으로 해결할 수 있어 고급육 생산을 통한 한우고기의 국내 수요창출과 품질 경쟁력의 확보로 국내 한우산업의 국제경쟁력을 강화할 수 있다.3) This gene identification technology provides objective and scientific indicators for Korean beef, which can fundamentally solve the problems of illegal illegal distribution system such as Hanwoo beef thickened phenomenon, thereby creating domestic demand and quality competitiveness of Korean beef through high quality meat production. It can strengthen the international competitiveness of domestic Korean beef industry.
4) 국민보건 향상을 위한 양질의 동물성 단백질을 국내에서 안정적으로 생산·공급하여야하는 정책적인면과 한우육의 소비 특성을 최대로 활용하여 부가가치를 높이고 값싼 젖소고기 및 수입쇠고기와 차별화 할 수 있는 원료육의 과학적이고 객관적인 육종(肉腫) 판별 기술은 한우고기에 대한 일반 소비자들의 불신감 해소 및 신뢰성 확보에 기여할 수 있을 것이다.4) The science of raw meat that can add value and differentiate from cheap beef and imported beef by maximizing the policy aspect of producing and supplying high quality animal protein in Korea for stable national health and the consumption characteristics of Korean beef. The objective and objective breeding discrimination technique will contribute to relieving the distrust of consumers and securing the reliability of Korean beef.
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