KR20200004108A - Composition for prediction of swine fecundity using methylation status of ZPBP gene and method for predictioin of swine fecundity using the same - Google Patents

Composition for prediction of swine fecundity using methylation status of ZPBP gene and method for predictioin of swine fecundity using the same Download PDF

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KR20200004108A KR1020180077154A KR20180077154A KR20200004108A KR 20200004108 A KR20200004108 A KR 20200004108A KR 1020180077154 A KR1020180077154 A KR 1020180077154A KR 20180077154 A KR20180077154 A KR 20180077154A KR 20200004108 A KR20200004108 A KR 20200004108A
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Abstract

The present invention relates to a composition for predicting the litter size of swine using the methylation of ZPBP gene and to a prediction method using the same. More specifically, the present invention is capable of early selecting prolific swine and predicting the litter size of swine by using the 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 status of 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 litter size of pigs using methylation of ZPBP gene and a prediction method using the same. In more detail, the present invention can select the fertility pigs early and accurately predict the number of litter, DNA methylation marker of the litter associated ZPBP gene, composition for predicting the litter size of the pig using the same and method for predicting litter size 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 optimum sow productivity and conception efficiency is a very important factor in the economics of the hog industry. However, the number of litters in pigs is influenced by several factors, such as ovulation rate, fertility, embryo viability and fetal viability due to complex physiological characteristics. Due to this complex factor, heredity to live births in pigs is low, around 10%.

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, epigenetics approaches are needed to study the effects of environmental factors and genetic factors on pig live numbers. In particular, DNA methylation is a chemically very stable epigenetic modification that is inherited over generations, which is useful for the study.

DNA의 메틸화는 초기 배아 발생이나 생식세포 발생 시기 등 포유류의 특정 발생 과정에서 생성되는 것으로 알려져 있으나, 체세포상에서의 DNA 메틸화 패턴은 안정적으로 유지된다.Although methylation of DNA is known to occur in certain mammalian developmental processes such as early embryonic or germline development, DNA methylation patterns on somatic cells remain 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.  Abnormal DNA methylation is also known to be linked to cancer and other diseases. This DNA methylation can be used as a major marker for the selection of genetically fertile sows, and can increase litter count by selecting superior individuals in a short period of time compared to long-term and expensive breeding techniques through conventional breeding. There is a need for technology.

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, hormonal treatments have developed a variety of techniques to increase ovulation rate and number of embryos. However, as the number of embryos increased, the survival and live weight of piglets appeared to decrease. 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 litters, it is important to select individuals having excellent capacity of the uterus. For example, the native Chinese species, the Meishan species, are already well known for their high uterine production capacity.

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 art of the present invention, Republic of Korea Patent No. 10-185666 (2018.05.01) describes a SNP marker for predicting the total number of 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.Disclosure of the Invention An object of the present invention is to provide epigeneome markers of ZPBP genes related to litter number and to predict the litter size of pigs using the same, which enables early selection of fertility pigs and accurately predicts litter size. will be.

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

본 발명의 또 다른 목적은 상기 예측용 조성물을 이용한 다산성 돼지를 조기 선발할 수 있는 돼지의 산자수 예측방법을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a method for predicting live number of pigs capable of early selecting the fertility pigs using the predictive composition.

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 become apparent from the following detailed description, 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 litter size of a pig, including an agent for measuring the expression level and the 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 comprise 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 agent may comprise 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 comprise HpaII and MspI, which are methylation specific restriction enzyme pairs.

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 the litter size of a pig 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 DNA from the subject; Measuring the expression level and methylation level of ZPBP gene from the DNA; And predicting pigs having a lower number of methylation than pigs having an average methylation level as pigs having a higher number of pigs than pigs that are not.

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 methylation degree of the ZPBP gene may further comprise amplifying the gene with a primer pair represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 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 (realization methylation specific PCR), real time methylation specific PCR (pyro sequencing, PCR using methylated DNA specific binding protein or Quantitative PCR and DNA chips, methylation sensitivity restriction endonucleases, bisulfite sequencing or PMP assay (Porcine methylation-specific restriction enzyme PCR assay) 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, by using the predictive composition of the present application, it is possible to easily obtain a subject through the blood or hair root of the pig, to quickly and accurately predict the number of living pigs.

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 the prediction of the number of pigs of the present application, it is possible to early select, breed, and improve the system of the excellent pig breeding, through this, pig industry Can greatly increase the competitiveness and added value of

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 differs depending on the number of live pigs.
FIG. 2 is a graph showing the distribution of methylation levels in the whole CpG region and the CHG region in percentage (a) and inferior group (b).
FIG. 3 is a graph showing the distribution of methylation levels of CpG regions in the group (a) and the inferior group (b) of pigs at the genome level.
4 is a diagram showing the results of classifying genes in regions showing differences in methylation according to function.
5 is a diagram showing the methylation level of ZPBP gene by methylation-specific polymerase chain reaction (PMP assay) from blood samples of the good and inferior group of pigs. U refers to DNA that has not been treated with restriction enzymes (Uncutted DNA) as a control.
FIG. 6 is a graph showing the results of correlation between methylation markers of ZPBP gene and total number of litters (TNB) and number of litters (NBA) through pig 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.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written 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, it should be understood to include all transformations, 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 terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof 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. As used herein, the term "methylation" refers to a methyl group is requested to the base constituting the DNA. In the present invention, whether or not methylation means whether methylation occurs in the cytosine of a specific CpG region of a specific gene. When methylation occurs, this disrupts the binding of transcription factors, thereby inhibiting the expression of certain genes, and conversely, when demethylation (without methylation) or hypomethylation occurs, the expression of certain genes 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. As used herein, the term 'hypermethylation' means that the amount of 5-methylcytosine in one or more CpG dinucleotides in the DNA sequence of the DNA sample being tested is found in the corresponding CpG dinucleotide in the normal control DNA sample. By increased methylation status 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. As used herein, the term 'hypomethylation' 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. Means 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. As used herein, the term “probe” is an oligonucleotide that is capable of binding to a target nucleic acid in a base specific manner as a nucleic acid strand that is partially or completely complementary to the target nucleic acid. Although not limited thereto, oligonucleotides capable of binding to 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 derivative capable of complementary binding, including peptide nucleic acids.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary 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 finds methylation markers of pig's litter-related genes by using genome wide bisulfite sequencing method in black pig species, and predicts the litter size of pigs. I was able 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, the black pig species, the genomic DNA (gDNA) was isolated from the uterine tissues of pigs having excellent live numbers and inferior pigs, respectively. The isolated gDNA was genome wide bisulfite sequencing (Genome wide bisulfite sequencing) to establish the correlation between the number of pigs and the methylation of the ZPBP gene. The blood samples were then separated from the gDNA to analyze the methylation level through a PMP assay for the degree of methylation of the litter-associated genes and correlated with the two properties related to litter size (average total litter and average litter). By analyzing the relationship statistically, the present invention was completed by confirming that the degree of methylation of ZPBP, which is a related gene of 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 litter size of a pig may be provided comprising an agent for measuring the expression level and methylation level of the ZPBP (NC — 010451.3) gene.

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 egg's zona pellucida protein. It shows hypomethylation in pigs with excellent litter size and hypermethylation in pigs with poor litter size. ).

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 the gene' may be to measure the mRNA level or protein level. The 'measuring level of mRNA' is not limited thereto, but may 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. This may be achieved by hybridizing mRNA isolated from the biological sample or cDNA derived therefrom onto a microarray in which a probe specific for one or more genes selected from the gene is immobilized, and measuring the resulting degree of hybridization. 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 genes.

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 the level of protein' may be any protein measurement or detection method known in the art. For example, an assay using an antibody that specifically binds to a protein expressed from one or more marker genes selected from the group consisting of the above genes can be used. Protein analysis methods using antibodies include, but are not limited to, Western blotting, ELISA, radioimmunoassay, radioimmunoassay, oukteroni immunodiffusion, rocket immunoelectrophoresis, tissue immunity staining, immunoprecipitation assay, complement Fixed assays and FACS and the like. The ELISA may include a direct ELISA, an indirect ELISA, a direct sandwich ELISA, and an 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.Western blotting is to separate the whole protein, electrophoresis, the protein is separated according to the size, and then transferred to the nitrocellulose membrane to react with the antibody, the amount of the generated antigen-antibody complex using a labeled antibody How to check. In addition, as a method for measuring protein level, a method using an enzyme, a substrate, a coenzyme, a ligand, or the like 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 polymerase chain reaction (RT-PCR), based on RNA isolated from the sample. .

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, the "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. Although not limited thereto, the composition may be used to predict methylated markers by amplification and PMP assay. It may mean a primer capable of specifically amplifying a polynucleotide including the methylation marker and a methylation specific restriction enzyme used in a PMP assay method.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 조성물은 메틸화 특이적 제한효소 쌍인 HpaII와 MspI을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the composition may comprise 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 methylation level 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 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 with the marker gene or a nucleic acid expression product expressed therefrom in a sample. In addition, the composition may further include a buffer, a solvent, and the like, which stabilize the probe and serve as a reaction medium.

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.Binding (generally hybridization) of the probe to the target nucleic acid is sequence dependent and can be performed under a variety of conditions. In general, the hybridization reaction occurs at a temperature of about 5 ° C. below the Tm for a particular sequence at a particular ionic strength and pH. The Tm means a state in which 50% of the probes complementary to the target sequence bind to the target sequence. Examples of hybridization 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 may be carried out in the presence of conditions that destabilize the binding of the target nucleic acid and the probe, for example, high temperature, high concentration of destabilizing agent (for example formamide). .

본 발명의 메틸화 정도의 측정은 다음과 같은 방법을 활용할 수 있다. Measurement of the methylation degree of the present invention can utilize the following method.

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 on genomic DNA, cytosine at the 5′-CpG-3 ′ site remains cytosine as it is methylated and becomes uracil when unmethylated. Therefore, PCR primers corresponding to methylation of the 5'-CpG-3 'nucleotide sequence after the bisulfite treatment and two primers corresponding to the non-methylation When the genomic DNA is converted to bisulfite, and PCR is performed using the two kinds of primers, the PCR product is made by using the primer corresponding to the methylated sequence when methylated. In the case of using a primer corresponding to the unmethylated PCR product is made, so can be qualitatively confirmed by agarose gel electrophoresis method.

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 converts the methylation-specific PCR method into a real-time measurement method. After treating bisulfite on genomic DNA, a PCR primer corresponding to methylation is designed and real-time PCR is performed using these primers. It is. At this time, the detection method using the TanMan probe complementary to the amplified base sequence and the detection using LCgreen. Real-time methylation specific PCR can selectively quantitate only methylated DNA.

3. 파이로시퀀싱3. Pyro Sequencing

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 pyro sequencing method is a method of converting the bisulfite sequencing method into quantitative real-time sequencing. As with bisulfite sequencing, genomic DNA is converted by bisulfite treatment, and then PCR primers corresponding to sites without the 5'-CpG-3 'sequencing are prepared and the genomic DNA is treated with bisulfite. After amplification with the PCR primers, real-time sequencing using the 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 Chips Using Methylated DNA Specific Binding Proteins

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 to methylated DNA is mixed with DNA, only the methylated DNA can be selectively separated because the protein specifically binds to methylated DNA. After genomic DNA is mixed with methylated DNA-specific binding protein, only methylated DNA can be selectively isolated and amplified using PCR primers, and then methylated by agarose electrophoresis.

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 also be determined by quantitative PCR, and methylated DNA isolated from methylated DNA-specific binding proteins can be labeled with a fluorescent dye and hybridized to a DNA chip in which a complementary probe is integrated to determine methylation. Can be.

5. 메틸화 민감성 제한 엔도뉴클레아제5. Methylation Sensitivity Restriction Endonucleases

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

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 sensitivity 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. Non-limiting examples of such methylation sensitive restriction endonucleases may be used alone or in combination with MspI, HpaII, BssHII, BstUI and NotI enzymes. 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.Isochizomers of methylation sensitive restriction endonucleases are restriction endonucleases that have the same recognition site as methylation sensitive restriction endonucleases and cleave both methylated and non-methylated CGs. 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 nucleic acids 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 the methylated nucleic acid by distinguishing the modified methylated and non-methylated nucleic acid. Although not limited thereto, the amplifying step may be further included. The method relies on a PCR reaction that distinguishes between modified (eg, chemically modified) methylated and non-methylated DNA. U.S. Patent 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 comprise an agent that can amplify the degree of methylation. The agent may comprise a pair of primers. The primer may be a pair of primers that can be specifically amplified cytosine that is methylated and not modified by bisulfate and a pair of primers that can specifically amplify cytosine that is not methylated and modified by bisulfite. The primer is not limited thereto, but may be a primer pair represented by the 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 a concept that includes all of a series of structural units required for the gene to express and are operably linked to each other, but is not limited thereto, and includes a promoter region and an open reading frame (ORF). And a terminator region. In the present invention, the degree of methylation occurring at a specific CpG position of the ZPBP gene was measured, and it was confirmed that when the degree of methylation is above the average degree of methylation, it can be predicted as a fertility pig. To modify the unmethylated cytosine base of the gene, bisulfite or a salt thereof may be used, but is not limited thereto. The bisulfite or salt thereof can be used to detect unmethylated cytosine residues to detect methylation of the CpG site.

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 to this, the black pork may be more suitable 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, there may be provided a kit for predicting the litter size of a pig comprising the composition. The kit may further comprise a reagent required for methylation detection. The composition and kit may further include a polymerase, a buffer solution required for agarose electrophoresis, etc. in addition to the formulation.

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, but may be an RT-PCR kit, a microarray chip kit or a protein chip kit, but 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 DNA from the subject; Measuring the expression level and methylation level of ZPBP gene from the DNA; And predicting swine having a lower degree of methylation than the average methylation level as pigs having a higher number of litters than pigs that are not.

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 methylation degree of the ZPBP gene may further comprise amplifying the gene with a primer pair represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 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 (realization methylation specific PCR), real time methylation specific PCR (pyro sequencing, PCR using methylated DNA specific binding protein or Quantitative PCR and DNA chips, methylation sensitivity restriction endonucleases, bisulfite sequencing or PMP assay (Porcine methylation-specific restriction enzyme PCR assay) assays 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 with reference to Examples. However, these Examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention will not be construed as being limited by these Examples.

실시예Example

I. DNA 메틸화 프로파일링I. DNA Methylation Profiling

1. 자궁 내막조직 채취 및 지노믹 DNA 추출1. Endometrial Tissue Extraction 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, Berkshire sows were selected as three heads, each divided into two groups, which had an excellent litter size (more than 11 heads) and an inferior group (less than 7 heads, as shown in Table 1). Endometrial tissue was excised from the uterine angle immediately after slaughter and washed with phosphate buffer (PBS) and frozen in liquid nitrogen.

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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.  Genomic DNA (gDNA) was isolated from endometrial tissue collected using a DNeasy Tissue Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA), and NanoDrop ™ ND-1000 spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) Through quantitative and qualitative analysis of genomic DNA was prepared.

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 genomic DNA samples using the EZ DNA Methylation-Gold ™ Kit (Zymo Research, Orange, Calif., USA). Converted DNA products by Bisulfite were quantified using Quant-iT ™ dsDNA High Sensitivity Assay Kit (Life Technologies, Rockville, MD, USA) and illuminated on the HiSeq 2500 platform (Illumina, San Diego, CA, USA) Analyzed.

3. DNA 메틸화 프로파일링 및 돼지 산자수 연관 DMR 선별3. DNA Methylation Profiling and DMR Screening Associated with Pig Live Number

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 for the whole genome DNA methylation profiling, as a result of counting the sites where methylation occurred, as shown in FIG. 2, methylation was superior at the CG site in both the group having the highest number and the inferior number. Relatively CHG sites showed a very low methylation tendency. The sites where methylation occurred were identified as 1,249 million and 1,217 million, respectively, with an excellent number of inferior and inferior groups in raw reads, of which 53.08% and 50.48% were mapped to the pig genome, respectively.

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 of each structure at the genome level, the methylation level was lowered around the transcription start site (TSS), and the average was 75 at the transcribed site (gene body) part. It was observed to appear at the% level.

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 methylation frequency was observed at the transcription termination site (TTS) and downstream 1 kb than the transcribed reaction (gene body). In conclusion, the methylation frequency distribution patterns in the transcribed gene bodies according to the litter number groups were generally 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, differentially methylated regions (DMRs), which differ according to the number of live pigs, were analyzed. As a result, as shown in Table 2, 1,566 hypermethylated regions and 1,703 hypomethylated regions were identified.

Figure pat00002
Figure pat00002

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 at the CG site in the genome structure is 92 at the promoter (up1kb) and 1,313 at the transcription sequence (CDS), intron (see Table 3).

Figure pat00003
Figure pat00003

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, gene ontology (GO) analysis was performed to analyze genes by function using DMR. The hypermethylated region is composed of genes corresponding to cytoskeleton organization, phosphorylation, and cell adhesion. The hypomethylated region is typically the gene corresponding to the plasma membrane part. 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 litter number, genes corresponding to reproduction were selected according to methylation difference of 0.2 or more, P value <0.01 and FDR ( Q value) <0.01, As a result, ZPBP gene was selected (see Table 4).

Figure pat00004
Figure pat00004

II. ZPBP 유전자의 DNA 메틸화 마커의 유용성과 재현성 검증II. Validation and Reproducibility of DNA Methylation Markers 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 selected genes, blood was drawn from 137 sows of Berkshire species, and the average of total number of born (Avg. Avg. Of NBA (Average of number of born alive) was identified (see Table 5).

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

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

메틸화 특이적 중합효소 연쇄반응(PMP assay)는 메틸화 특이적 제한효소를 이용하여 특정 CpG 사이트의 메틸화 정도를 직접적으로 평가할 수 있는 간단한 방법이다. Methylation specific polymerase chain reaction (PMP assay) is a simple way to directly assess the degree of methylation of a specific CpG site using methylation specific restriction enzymes.

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 the DNeasy Blood and Tissue Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA). 10 μg / μL of genomic DNA was cleaved using Hpa II (methylated specific restriction enzyme) and Msp I (methylated nonspecific restriction enzyme), which are methylation-sensitive isoschizomers, followed by ZPBP in Table 6. Amplification was performed using gene specific oligonucleotide primers. The amplified PCR product was electrophoresed to determine the intensity of the band and analyzed for the degree of methylation (see Table 6).

Figure pat00007
Figure pat00007

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 of the ZPBP gene and the number of live birth traits (total and live) in pigs was determined using the SPSS (IBM Statistics SPSS Statistics, Inc., Somers, NY, USA) program (version 20.0). Simple linear regression analysis was used.

4. 혈액샘플에서 메틸화 마커로써 ZPBP 유전자의 유용성 확인4. Validation of ZPBP gene as 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 genes showing methylation differences according to the number of litters in pig uterine tissues were verified in pig blood samples. This is an essential process for the early selection of pigs with excellent live numbers using blood samples. We confirmed that the methylation pattern of 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 degree of methylation of the ZPBP gene by methylation specific polymerase chain reaction (PMP assay) in blood samples was the same as that obtained by bisulfite sequcing in uterine tissues. The hypomethylation was confirmed. These results show that methylation of the ZPBP gene may be useful as a marker for early selection of pigs with high litter count using blood.

5. PMP assay에 의해 ZPBP 유전자의 DNA 메틸화 마커 검증5. Validation of DNA methylation marker 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 DNA methylation markers of ZPBP genes, blood samples of 137 sows from Berkshire species were subjected to a PMP assay to determine the degree of methylation of ZPBP genes and the number of live births (TNB) and live counts (NBA). The correlation of 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 and average number of TNB of the ZPBP gene were determined by the unstandardized coefficients (y) = -6.6545 * ZPBP (x) + 11.096 and The same regression was derived and the regression coefficient for the degree of methylation of the ZPBP gene was negative and 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 ZPBP gene affects the average total number of sows in black pig sows, and in particular, since the regression coefficient has a negative value, it is confirmed that there is a negative correlation with the increase in total number as the methylation of ZPBP gene decreases. It became. In this case, the t value is a value obtained by dividing the nonstandardized coefficient by the standard error.

Figure pat00008
Figure pat00008

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, the methylation marker of the ZPBP gene and the average number of NBAs were determined by unstandardized coefficients (y) = -5.1436 * ZPBP (x) + A regression equation such as 9.5116 was derived, and the regression coefficient for the methylation marker of the ZPBP gene was negative and 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, the methylation marker of the ZPBP gene affects the average number of live pups in black pig sows, and in particular, since the regression coefficient has a negative value, it was confirmed that the number of live digits increases with decreasing methylation of the ZPBP gene. .

Figure pat00009
Figure pat00009

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, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and should be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is clear that the deformation and improvement can be made. Simple modifications and variations of the present invention are all within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.

Claims (13)

ZPBP 유전자의 발현수준 및 메틸화 정도를 측정하는 제제를 포함하는, 돼지의 산자수 예측용 조성물.A composition for predicting the litter size of a pig, comprising an agent for measuring the expression level and the methylation level of the ZPBP gene. 제1항에 있어서,
상기 조성물은 메틸화 부위를 증폭할 수 있는 제제를 포함하는 돼지의 산자수 예측용 조성물.
The method of claim 1,
The composition is a composition for predicting the litter size of pigs comprising an agent capable of amplifying a methylation site.
제2항에 있어서,
상기 제제는 서열번호 1 및 2의 염기서열로 표시되는 프라이머쌍을 포함하는, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
The method of claim 2,
The formulation comprises a primer pair represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and 2, composition for predicting the litter size of the pig.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 CpG 부위의 메틸화 정도를 측정하는, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
The method of claim 1,
The composition is a composition for predicting the litter size of pigs, measuring the degree of methylation of the CpG site.
제1항에 있어서,
메틸화 특이적 제한효소 쌍인 HpaII와 MspI을 포함하는, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
The method of claim 1,
Comprising a methylation specific restriction enzyme pair HpaII and MspI, pig composition predictive composition.
제1항에 있어서,
상기 돼지는 흑돼지인, 돼지의 산자수 예측용 조성물.
The method of claim 1,
The pig is a black pig, 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, composition for predicting the number of pigs.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 돼지의 산자수 예측용 조성물을 포함하는, 돼지의 산자수 예측용 키트. A kit for predicting the litter size of a pig, comprising the composition for predicting litter size of the pig according to any one of claims 1 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 RT-PCR kit, microarray chip kit or protein chip kit for predicting the number of pigs.
돼지 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 예측방법.
Extracting DNA from a pig subject;
Measuring the expression level and methylation level of ZPBP gene from the DNA; And
Predicting pigs having a lower degree of methylation than the average methylation level as pigs having a higher number of litters than pigs that are not.
제10항에 있어서,
상기 피검체는 혈액, 모근 또는 자궁내막 조직인, 돼지의 산자수 예측방법.
The method of claim 10,
Wherein the subject is blood, hair root or endometrial tissue, piglet predicting method.
제10항에 있어서,
상기 ZPBP 유전자의 발현수준 및 메틸화 정도를 측정하는 단계는 서열번호 1 및 2의 염기서열로 표시되는 프라이머쌍으로 유전자를 증폭하는 단계를 더 포함하는, 돼지의 산자수 예측방법.
The method of claim 10,
Measuring the expression level and the degree of methylation of the ZPBP gene further comprises amplifying the gene with a primer pair represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, 2, pig number prediction method.
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,
Measuring the degree of methylation may include methylation specific PCR, real time methylation specific PCR, pyro sequencing, PCR or quantitative PCR using methylated DNA-specific binding proteins, DNA chips, A method for predicting litter count in swine using methylation sensitivity restriction endonucleases, bisulfite sequencing or PMP assay.
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