KR20220071773A - Snp를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는 소의 도체중 판별용 조성물 및 이를 포함하는 키트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SNP를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는 소의 도체중 판별용 조성물 및 이를 포함하는 키트에 관한 것으로, 본 발명의 소의 도체중 판별용 조성물을 이용하면 소의 도체중 형질을 정확하게 판단할 수 있고, 이를 통해 고급육을 용이하고 정확하게 판별할 수 있으며, 소의 유전적 특징 파악, 혈통 정립 또는 개량체계 개선 등의 다양한 목적으로 활용할 수 있다.

Description

SNP를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는 소의 도체중 판별용 조성물 및 이를 포함하는 키트{Composition for determining the carcass weight of a bovine including an agent capable of detecting or amplifying SNP and kit comprising the same}
본 발명은 SNP를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는 소의 도체중 판별용 조성물 및 이를 포함하는 키트에 관한 것이다.
가축 육종은 형질이 우수한 개체를 선발하고 선발된 가축을 이용하여 후대를 생산하고, 다시 이들 후대의 형질을 검정하여 우수한 가축을 선발하는 일련의 과정을 반복하여 수행하고 있다. 기존의 경우 가축이 사육과정에서 발현되는 표현형 정보를 바탕으로 통계적 방법에 따라 육종가치를 추정하고 이에 근거하여 우수한 가축이 선별되어져 왔다. 따라서, 사람들에게 보다 효용성이 높은 가축을 얻기 위해서는 다음 세대의 가축을 생산하는데 쓰일 우수한 종축(breeding stock)을 선발(selection)하는 것이 매우 중요하다.
선발을 통한 개량 대상으로 하는 가축의 형질(산유량, 체중 등)은 대부분 많은 수의 유전자에 의해 영향을 받는 양적 형질(quantitative trait)이다. 양적 형질은 일반적으로 다수의 유전자에 의하여 영향을 받을 뿐만 아니라 여러 가지 환경요인에 의해서도 상당히 영향을 받는다. 따라서 양적 형질에 있어서는 이에 영향을 미치는 개별적인 유전자 작용이나 특성과 같은 것을 규명하는 것이 질적 형질(qualitative trait)보다 극히 곤란하다. 때문에, 양적 형질의 유전을 연구하는데 통계적 방법이 강력한 수단으로 사용되고 있으며 양적 형질에 영향을 주는 유전적 요인을 여러 환경 요인으로부터 분리하여 효과적으로 추정하고자 하는 연구가 여러 학자들에 의해 수행되어 왔다.
가축 개량을 위한 분자 유전학적 기법의 이용은 DNA 수준에서의 개체의 유전적 소질에 대한 연구를 가능토록 할 수 있을 것이며, 개량 대상형질에 관련된 유전자, 즉 주유전자(major gene) 혹은 양적 형질 유전자좌위(Quantitative Trait Loci, QTL)에 대한 직접적인 선발 혹은 양적 형질 유전자좌위에 연관되어 있는 유전적 표지(genetic marker)에 대한 선발을 통해 유전적 소질을 실현시킬 수 있는 도구를 제공할 수 있다. 표현형 정보에만 의존하는 것이 아니라 분자 유전학적인 정보의 추가적인 이용을 통해 유전적 개량을 보다 가속화할 수 있을 것이다. DNA 수준에서의 정보는 생산자뿐만 아니라 육종가들에게도 특정한 주요 변이체를 선발하는데 중요한 정보를 제공해준다. 이러한 DNA 정보는 표지인자 도움선발(marker-assisted selection; MAS)이라고 하는 양적 형질(quantitative trait)의 선발에 활용될 수 있다. 또한, 분자표지인자는 종축 등의 선발 정확도를 높이고 성별에 제한적인 형질을 선별할 수 있게 하며, 육질과 같은 도체 형질에 대해서 매우 유용하게 활용될 수 있다.
도체중(carcass weight)은 농가에게 있어 중요한 경제형질로 도축과정에서 방혈, 내장 및 머리 등을 제거한 후 중량을 말하는데, 도체의 가격 형성에 직접적인 영향을 미치는 형질중 하나로 소의 등급판정의 1차 기준이 되는 것으로 알려져 있다.
근래의 시퀀싱 테크놀로지가 발전하면서 소의 복합성 형질 중 하나인 도체 형질에 대한 바이오마커를 선별하기 위해서 차세대염기서열(Next-Generation Sequencing) 해독 및 전장유전체연관분석(Genome-Wide Association Study, GWAS)을 이용하는 연구가 점점 증가하고 있다. 특히, 차세대염기서열 해독 및 전장유전체연관분석 방법을 이용하여 소의 도체 형질에 대한 바이오마커를 선별하는 경우 상용칩을 사용하여 소의 도체형질에 대한 특정 바이오마커를 선별하는 경우에 비해서 보다 정확하게 소의 도체 형질과 연관된 마커를 찾을 수 있는 장점이 있다.
고품질의 한우를 용이하게 판별하기 위해서 도체중 판별에 생명공학적 방법을 이용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 구체적으로 대한민국 공개특허 제10-2016-0059099호에는 소의 도체중량 예측용 조성물 및 이를 이용한 소의 도체중량 예측방법에 대해서 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-2083674호에는 반수체를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는 소의 도체중 판별용 조성물에 대해서 개시되어 있다.
이에, 본 발명자들은 복합성 형질인 도체중을 예측하는데 종래의 단일염기다형성 마커보다 더 유의성이 높은 신규 단일염기다형성 마커를 선별하여, 한우 도체형질 중 하나인 도체중과 고도의 유의성을 확인함으로서 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 도체중과 연관된 유의한 신규 SNP 마커를 이용한 고급육 선별을 위해, 소의 도체중 판별용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 소의 도체중을 판별하기 위한 키트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 소의 도체중 판별 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드의 101번째 위치의 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP) 마커를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는, 소의 도체중 판별용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는, 소의 도체중을 판별하기 위한 키트를 제공한다.
아울러, 본 발명은 1) 소로부터 분리된 시료의 DNA로부터 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드의 SNP 마커를 포함하는 부위를 증폭시키는 단계로서,
상기 SNP 마커는 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드의 101번 염기인, 단계; 및
2) 상기 증폭된 SNP 마커를 포함하는 부위에서 SNP의 염기 종류를 결정하는 단계를 포함하는, 소의 도체중 판별 방법을 제공한다.
본 발명의 소의 도체중 판별용 조성물을 이용하면 소의 도체중 형질을 정확하게 판단할 수 있고, 이를 통해 고급육을 용이하고 정확하게 판별할 수 있으며, 소의 유전적 특징 파악, 혈통 정립 또는 개량체계 개선 등의 다양한 목적으로 활용할 수 있다.
도 1은 한우 도체중 형질과 관련된 유의한 SNP 마커를 활용하여 형질 예측 정확도 향상 여부를 확인한 그래프이다(WGS: Whole Genome Sequence; ITG: Intergenic Region; ITR: Intronic Region; REG: Regulatory Region; SYN: Synonymous SNP; NSY: Non-synonymous SNP; RSN: Regulatory Region + Synonymous SNPs + Non-Synonymous SNP; 및 GEN: Genic Region).
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드의 101번째 위치의 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP) 마커를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는, 소의 도체중 판별용 조성물을 제공한다.
상기 소는 한우일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서 용어, "뉴클레오티드"는 단일가닥 또는 이중가닥 형태로 존재하는 디옥시리보뉴클레오티드 또는 리보뉴클레오티드며, 다르게 특별하게 언급되어 있지 않은 한 자연의 뉴클레오티드의 유사체를 포함한다.
본 발명에서 용어, “SNP(Single Nucleotide polymorphism)”는 단일염기다형성을 의미하는 것으로, SNP는 세포핵 속의 염색체가 갖고 있는 30억 개의 염기 서열 중 개인의 편차를 나타내는 한개 또는 수십 개의 염기변이를 말하며, 이로 인해 표현형, 약제에 대한 반응성 및 질병에 대한 내성 등의 차이가 발생한다.
본 발명의 용어 "폴리뉴클레오티드를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제"란, 폴리뉴클레오티드 내 SNP 마커가 포함된 부위에 특이적으로 결합하여 인식할 수 있도록 하거나 상기 SNP 마커가 포함된 부위를 증폭시킬 수 있는 제제로서, 구체적으로는 상기 SNP 마커가 포함된 부위에 특이적으로 결합할 수 있는 프로브, 상기 SNP 마커가 포함된 부위를 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드를 특이적으로 증폭할 수 있는 프라이머일 수 있다.
상기 프라이머는 포스포르아미다이트 고체 지지체 방법, 또는 기타 널리 공지된 방법을 사용하여 화학적으로 합성할 수 있다. 이러한 프라이머는 상기 SNP 마커가 포함된 부위를 검출할 수 있는 효과를 나타내는 한, 당해 분야에 공지된 많은 수단을 이용하여 변형시킬 수 있다. 이러한 변형의 예로는 메틸화, 캡화, 천연 뉴클레오티드 하나 이상의 동족체로의 치환, 및 뉴클레오티드 간의 변형, 예를 들면, 하전되지 않은 연결체(예를 들어, 메틸 포스포네이트, 포스포트리에스테르, 포스포로아미데이트, 카바메이트 등) 또는 하전된 연결체(예를 들어, 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트 등)로의 변형을 포함할 수 있다. 핵산은 하나 이상의 부가적인 공유 결합된 잔기, 예를 들면, 단백질(예를 들어, 뉴클레아제, 독소, 항체, 시그널 펩타이드, 폴리-L-리신 등), 삽입제(예를 들어, 아크리딘, 프로랄렌 등), 킬레이트화제(예를 들어, 금속, 방사성 금속, 철, 산화성 금속 등) 및 알킬화제를 함유할 수 있다. 또한, 상기 프라이머는 필요한 경우, 분광학적, 광화학적, 생화학적, 면역화학적 또는 화학적 수단에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 검출 가능한 표지를 포함할 수 있다. 표지의 예로는, 효소(예를 들어, 호스래디쉬 퍼옥시다제, 알칼린 포스파타아제), 방사성 동위원소(예를 들어, 32P), 형광성 분자 및 화학그룹(예를 들어, 바이오틴) 등이 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "프로브"는 DNA 또는 RNA와 특이적으로 결합할 수 있는 수개 내지 수백 개의 염기에 해당하는 핵산 단편을 의미하며, 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide) 프로브, 단쇄 DNA(single stranded DNA) 프로브, 이중쇄 DNA(double stranded DNA) 프로브 또는 RNA 프로브 등의 형태로 제작될 수 있다.
상기 프로브는 포스포르아미다이트 고체 지지체 방법, 또는 기타 널리 공지된 방법을 사용하여 화학적으로 합성할 수 있다. 이러한 프로브는 상기 SNP 마커가 포함된 부위를 검출할 수 있는 효과를 나타내는 한, 당해 분야에 공지된 많은 수단을 이용하여 변형시킬 수 있다. 이러한 변형의 예로는 메틸화, 캡화, 천연 뉴클레오티드 하나 이상의 동족체로의 치환, 및 뉴클레오티드 간의 변형, 예를 들면, 하전되지 않은 연결체(예를 들어, 메틸 포스포네이트, 포스포트리에스테르, 포스포로아미데이트, 카바메이트 등) 또는 하전된 연결체(예를 들어, 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트 등)로의 변형을 포함할 수 있다. 핵산은 하나 이상의 부가적인 공유 결합된 잔기, 예를 들면, 단백질(예를 들어, 뉴클레아제, 독소, 항체, 시그널 펩타이드, 폴리-L-리신 등), 삽입제(예를 들어, 아크리딘, 프로랄렌 등), 킬레이트화제(예를 들어, 금속, 방사성 금속, 철, 산화성 금속 등) 및 알킬화제를 함유할 수 있다.
상기 프로브는 이의 5' 말단에 리포터가 추가로 더 접합될 수 있다. 상기 리포터는 FAM(6-carboxyfluorescein), 텍사스 레드(texas red), 플루오레신(fluorescein), 플루오레신 클로로트리아지닐(fluorescein chlorotriazinyl), HEX(2',4',5',7'-tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein), 로다민 그린(rhodamine green), 로다민 레드(rhodamine red), 테트라메틸로다민(tetramethylrhodamine), FITC(fluorescein isothiocyanate), 오레곤 그린(oregon green), 알렉사 플루오로(alexa fluor), JOE(6-Carboxy-4',5'-Dichloro-2',7'-Dimethoxyfluorescein), ROX(6-Carboxyl-X-Rhodamine), TET(Tetrachloro-Fluorescein), TRITC(tertramethylrodamine isothiocyanate), TAMRA(6-carboxytetramethyl-rhodamine), NED(N-(1-Naphthyl) ethylenediamine), 시아닌(Cyanine) 계열 염료 및 씨아디카르보시아닌(thiadicarbocyanine)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이외에 당업계에서 리포터로 사용될 수 있는 물질이라고 알려진 것이라면 모두 사용할 수 있다.
상기 프로브는 이의 3' 말단에 소광자가 추가로 더 접합될 수 있다. 상기 소광자는 TAMRA, BHQ(black hole quencher) 1, BHQ2, BHQ3, NFQ(nonfluorescent quencher), 답실(dabcyl), Eclipse, DDQ(deep dark quencher), 블랙베리 퀸처(Blackberry Quencher), 아이오와 블랙(Iowa black)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이외에 당업계에서 소광자로 사용될 수 있는 물질이라고 알려진 것이라면 모두 사용할 수 있다.
상기 "폴리뉴클레오티드를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제"에는 역전사 중합효소, DNA 중합효소, Mg2+와 같은 조인자, dATP, dCTP, dGTP 및 dTTP가 포함될 수 있다. 역전사된 cDNA를 증폭하기 위하여 다양한 DNA 중합효소가 본 발명의 증폭 단계에 이용될 수 있으며, DNA 중합효소의 예로 E.coli DNA 중합효소 I의 클레나우 단편, 열안정성 DNA 중합효소 또는 박테리오파지 T7 DNA 중합효소가 있다. 중합효소는 박테리아 그 자체로부터 분리하거나 상업적으로 구입하거나 중합효소를 암호화하는 클로닝 유전자의 높은 레벨을 발현하는 세포로부터 수득할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 소의 도체중 판별용 조성물을 포함하는 소의 도체중을 판별하기 위한 키트를 제공한다.
상기 조성물은 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 일례로, 상기 조성물은 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드의 101번째 위치의 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP) 마커를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 폴리뉴클레오티드를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제는, 폴리뉴클레오티드 내 SNP 마커가 포함된 부위에 특이적으로 결합하여 인식할 수 있도록 하거나 상기 SNP 마커가 포함된 부위를 증폭시킬 수 있는 제제로서, 구체적으로는 상기 SNP 마커가 포함된 부위에 특이적으로 결합할 수 있는 프로브, 상기 SNP 마커가 포함된 부위를 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드를 특이적으로 증폭할 수 있는 프라이머일 수 있다.
상기 키트는 PCR 키트, DNA 분석용 키트일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 키트는 상기 조성물을 이용하여 본 발명에서 제공하는 SNP 마커의 유전자형을 증폭을 통해 확인할 수 있다. 본 발명에서 제공하는 상기 키트는 RT-PCR을 수행하기 위해 필요한 필수 요소를 포함하는 키트일 수 있다.
예를 들어, RT-PCR 키트는, 상기 SNP 마커가 포함된 부위를 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드에 대한 특이적인 프라이머 쌍 이외에도 튜브 또는 다른 적절한 컨테이너, 반응 완충액(pH 및 마그네슘 농도는 다양), 데옥시뉴클레오티드(dNTPs), Taq-폴리머라제 및 역전사 효소와 같은 효소, DNase 억제제, RNase 억제제, DEPC-수(DEPC-water) 및 멸균수 등을 포함할 수 있다. 한편, 키트에 포함되는 성분들은 액상 형태로 제조될 수도 있고, 포함 성분들의 자유도를 낮추어 제품의 안정성을 제고하기 위해 건조된 형태로 제조될 수도 있다. 이러한 건조된 형태로의 제조를 위해서는 건조 단계의 적용이 필요하고, 이때 가온건조, 자연건조, 감압건조, 동결건조 또는 이들의 복합 공정이 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서, PCR 증폭과정에 적용되는 경우, "키트"는 선택적으로, PCR 증폭에 필요한 시약, 예컨대, 완충액, DNA 중합효소(예컨대, Thermus aquaticus(Taq), Thermus thermophilus(Tth), Thermus filiformis, Thermisflavus, Thermococcus literalis 또는 Pyrococcus furiosus(Pfu)로부터 수득한 열 안정성 DNA 중합효소), DNA 중합 효소 조인자 및 dNTPs를 포함할 수 있다. 상기 키트는 상기한 시약 성분을 포함하는 다수의 별도 패키징 또는 컴파트먼트로 제작될 수 있다.
또한, 본 발명은 1) 소로부터 분리된 시료의 DNA로부터 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드의 SNP 마커를 포함하는 부위를 증폭시키는 단계로서,
상기 SNP 마커는 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드의 101번 염기인, 단계; 및
2) 상기 증폭된 SNP 마커를 포함하는 부위에서 SNP의 염기 종류를 결정하는 단계를 포함하는, 소의 도체중 판별 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 소의 도체중 판별 방법을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명의 소의 도체중 판별 방법에 있어서, 단계 1)은 소로부터 분리된 시료의 DNA로부터 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드의 SNP 마커를 포함하는 부위를 증폭시키는 단계이다.
상기 소는 한우일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 단계 1)의 SNP 마커는 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드의 101번 염기일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 단계 1)의 SNP 마커를 포함하는 부위를 증폭시키는 단계는 당업자에게 알려진 어떠한 방법이든 사용 가능하다. 예를 들면, 표적 핵산을 PCR을 통하여 증폭하고 이를 정제하여 얻을 수 있다. 그 외 리가제 연쇄 반응(LCR)(Wu 및 Wallace, Genomics 4, 560(1989), Landegren 등, Science 241, 1077(1988)), 전사증폭(transcription amplification)(Kwoh 등, ProcNatlAcad Sci USA 86, 1173(1989)), 자가유지 서열 복제(Guatelli 등, ProcNatl Acad Sci USA 87, 1874(1990)) 및 핵산에 근거한 서열 증폭(NASBA)이 사용될 수 있다.
상기 단계 1)은 제1항에 기재된 조성물을 이용하여 상기 SNP 마커를 포함하는 부위를 증폭시키는 단계일 수 있다.
상기 조성물은 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 일례로, 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드의 101번째 위치의 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP) 마커를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 폴리뉴클레오티드를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제는, 폴리뉴클레오티드 내 SNP 마커가 포함된 부위에 특이적으로 결합하여 인식할 수 있도록 하거나 상기 SNP 마커가 포함된 부위를 증폭시킬 수 있는 제제로서, 구체적으로는 상기 SNP 마커가 포함된 부위에 특이적으로 결합할 수 있는 프로브, 상기 SNP 마커가 포함된 부위를 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드를 특이적으로 증폭할 수 있는 프라이머일 수 있다.
본 발명의 소의 도체중 판별 방법에 있어서, 단계 2)는 상기 증폭된 SNP 마커를 포함하는 부위에서 SNP의 염기 종류를 결정하는 단계이다.
상기 단계 2)의 증폭된 SNP 마커를 포함하는 부위에서 SNP의 염기 종류를 결정하는 단계는 서열분석, 마이크로어레이(microarray)에 의한 혼성화, 대립유전자 특이적인 PCR(allele specific PCR), 다이나믹 대립유전자 혼성화 기법(dynamic allelespecifichybridization, DASH), PCR 연장 분석, PCR-SSCP, PCR-RFLP 분석 또는 TaqMan 기법, SNPlex 플랫폼(Applied Biosystems), 질량 분석법(예를 들면, Sequenom의 MassARRAY 시스템), 미니-시퀀싱(minisequencing) 방법, Bio-Plex 시스템(BioRad), CEQ and SNPstream 시스템(Beckman), Molecular Inversion Probe 어레이 기술(예를 들면, Affymetrix GeneChip), 및 BeadArray Technologies(예를 들면, Illumina GoldenGate 및 Infinium 분석법) 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명자들은 한우 30개월령 거세우 참조집단 16,849두에서 Hanwoo 50K SNP Chip(N=16,982) 자료를 활용하여 결측치 추정(imputation)을 통해 전장유전체염기서열 수준으로 단일염기다형성(SNP) 정보를 추정하고, 전장유전체염기서열에 존재하는 25,676,502개 단일염기다형성(SNP) 마커 중 11,948,082개의 단일염기다형성 마커의 GWAS 분석을 통해 한우 도체중과 연관성이 높은 SNP 마커 1,838개를 선별하였고, 유의성이 있음을 확인하였다(실시예 1 및 표 1 참조).
또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 선별된 SNP 마커를 추가하여 구성된 SNP 마커 세트로 도체중 형질을 예측하고, 정확도를 분석한 결과 본 발명에서 선별된 SNP 마커를 추가로 사용하였을 때, 도체중 형질을 예측할 수 있는 정확도가 유의하게 향상되는 것을 확인하였다(실시예 2 및 도 1 참조).
따라서, 본 발명의 SNP를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는, 소의 도체중 판별용 조성물을 이용하는 경우 소의 도체중 형질을 정확하게 판별할 수 있고, 나아가 이를 통해 고급육을 용이하고 정확하게 판별할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 한우 도체중 SNP 마커 선별
한우 16,849두의 전장유전체(whole-genome sequencing)자료에 존재하는 25,676,502개 단일염기다형성(SNP) 마커 중, MAF 값이 0.01 이상, MWE 값이 0.001 이상, R2 값이 0.4 이상인 기준을 통과하는 11,948,082개의 단일염기다형성(SNP) 마커를 GWAS 분석에 사용하였다.
구체적으로, 한우 도체중 형질과 관련된 한우 도체중 SNP 마커를 선별하기 위하여, 상기 11,948,082개의 단일염기다형성(SNP) 마커를 하기 식의 분석모형을 이용한 차세대염기서열 기반의 전장유전체연관분석(Genome Wide Association Study; GWAS)을 수행하였다.
y = Xb + Zq + Wg + e
*상기 분석모형 수학식에서 y는 개체에 대한 표현형 관측치 벡터, X는 고정효과(출생일, 도축정보, 성별 및 농장 정보)에 대한 벡터, b는 고정효과에 대한 추정치 벡터, Z는 개체에 대한 임의효과 벡터, q는 QTL에 대한 유전자형 대체효과에 대한 벡터(고정효과), g는 마커 효과에 대한 상가적 유전 효과, e는 임의 오차를 의미한다.
혼합선형모형 연관분석 기법(Mixed Linear Model based Association analysis, MLMA)과 제한최대우도(REML, restricted maximum likelihood) 분석 방법을 이용하여 한우 도체중 형질과 상기 11,948,082개의 단일염기다형성(SNP) 마커의 연관 유의성을 확인하였고, 이때 한우 도체중 표현형에 미치는 효과가 큰 출생일, 도축정보, 성별 및 농장 정보를 공변수로 추가하여 표현형을 보정하였다.
선별한 한우 도체중 SNP 마커에 대하여 형질에 따른 유의성 검증을 위해 GCTA(version 1.91, https://cnsgenomics.com/software/gcta/#Overview) 통계 소프트웨어를 활용하였고, 한우의 도체중 형질 정보는 축산물품질평가원에서 제공받았다. 각 형질에 대한 유의적인 한우 도체중 SNP 마커는 유의성 검정을 통해, 가장 낮은 p-value부터 1,838개의 SNP 마커를 선별하였다.
상기 선별한 한우 도체중 SNP 칩 제작을 위한 한우 도체중 SNP 마커의 염기서열은 서열번호 1 내지 서열번호 1838에 기재되어 있다(표 1).
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<실시예 2> 30개월령 한우 참조집단(N=16,892두)의 Hanwoo SNP Chip을 활용한 도체중 형질 예측 정확도 측정
상기 실시예 1에서 선별한 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 표시되는 1838개의 SNP 마커가 도체중 형질 예측 정확도에 미치는 영향을 확인하기 위해, 상기 SNP 마커를 추가한 SNP 마커 세트로 소의 도체중을 예측하고 정확도를 분석하였다.
예측 정확도는 유전체 예측은 MTG2(v2.15)(Lee and Van der Weft, 2016) 프로그램을 이용하여 보정된 표현형(Adjusted phenotype)을 사용하여 분석하였다. 분석 모형은 single-trait animal model을 활용하였으며 식은 아래와 같다.
yc = 1μ+Zg + e
*yc는 보정된 표현형 값, μ는 평균(overall mean), Z는 각 개체의 유전체육종가에 대한 incidence matrix, g는 개체의 유전체육종가, e는 random residual effect이다.
10배 교차 검증(10 fold-cross validation)을 수행하여 형질 예측 정확도를 분석하였다.
일반 Illumina사의 상용칩(50K SNP Chip)에 상기 SNP 마커를 추가한 SNP 마커 세트, 일반 상용칩(50K) 등을 사용하여 소의 도체중을 예측한 결과, 일반 상용칩의 경우 0.58의 정확도를 나타냈으나, 일반 상용칩에 상기 SNP 마커를 추가한 SNP 마커 세트의 경우에는 0.67의 정확도를 나타내어, 정확도가 유의적으로 향상되었다(도 1). 이는 상기 실시예 1에서 선별된 SNP 마커가 도체중 형질 예측 정확도 향상에 긍정적인 효과가 있음을 시사한다.

Claims (8)

  1. 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드의 101번째 위치의 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP) 마커를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는, 소의 도체중 판별용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소는 한우인, 소의 도체중 판별용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 SNP 마커를 검출 또는 증폭할 수 있는 제제는 프라이머 또는 프로브인, 소의 도체중 판별용 조성물.
  4. 제1항의 조성물을 포함하는, 소의 도체중을 판별하기 위한 키트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소는 한우인, 소의 도체중을 판별하기 위한 키트.
  6. 1) 소로부터 분리된 시료의 DNA로부터 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드의 SNP 마커를 포함하는 부위를 증폭시키는 단계로서,
    상기 SNP 마커는 서열번호 1 내지 서열번호 1838로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드의 101번 염기인, 단계; 및
    2) 상기 증폭된 SNP 마커를 포함하는 부위에서 SNP의 염기 종류를 결정하는 단계를 포함하는, 소의 도체중 판별 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소는 한우인, 소의 도체중 판별 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단계 1)은 제1항에 기재된 조성물을 이용하여 상기 SNP 마커를 포함하는 부위를 증폭시키는 단계인 것을 특징으로 하는, 소의 도체중 판별 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130055826A (ko) * 2011-11-21 2013-05-29 영남대학교 산학협력단 소 경제형질 진단용 다형성 마커 및 이를 이용한 소 경제형질의 진단방법
KR20150047672A (ko) * 2013-10-23 2015-05-06 영남대학교 산학협력단 한우육의 고품질 또는 고기능성 성분 함량 판별용 단일염기다형성 마커 조성물
KR20190045020A (ko) * 2017-10-23 2019-05-02 대한민국(농촌진흥청장) 소의 도체형질 판별용 단일염기다형성 마커 및 이의 용도

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