본 논문은 31개의 CAST 유전자 exon 지역을 대상으로 단일염기변이지역을 탐색한 결과와, 변이들 간의 연관 불평형 정도가 제일 낮은 수준을 보이는 변이지역을 대상으로 경제형질과의 연관성을 분석한 결과를 서술하고 있다. 육우를 대상으로 CAST SNP와 고기의 연도 및 도체형질과의 연관성을 분석한 결과 CAST 유전자는 고기의 연도뿐만 아니라 성장과 관련된 후보유전자로서의 활용 가능성이 높기 때문에 추가적인 연구를 통해 성장 관련 형질을 개량하기위한 분자 표지 개발 가능성을 확인했다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>CAST 유전자 내 변이지역 탐색 및 유전자형 분석</h2> <p>본 연구에서 이용된 CAST 유전자(Accession no. NC_007305)31개의 exon 지역을 대상으로 단일염기변이지역을 탐색 결과exon 20번 지역에서 3개의 변이(109737G/A, 109749T/C,109823T/C)를 탐색하였고, exon 22번 지역에서 하나의 변이(116151G/A)를 탐색하였으며, exon 20번 뒤쪽에 위치한 in-tron 지역에서 한 개의 변이(109926G/A)를 탐색하였다.또한 탐색된 5개의 변이(109749T/C, 116151G/A, 109737G/A,109823T/C, 109926G/A)는 기존의 NCBI에 등록되어 있지 않은 새로운 변이로 본 연구를 통해 탐색되었다. Exon지역에서 발견된 변이 중 3개의 변이(109749T/C, 116151G/A,109926G/A)는 아미노산 코돈에 변화를 주지 않는 synon-ymous mutation으로 확인되었고 109823T/C은 valine (GTG)이 alanine (GCG)으로 바뀌는 missence mutation으로 확인되었다.</p> <p>탐색된 변이지역을 대상으로 유전자형 빈도를 분석한 결과109737G/A는 GG 유전자형(0.764), GA 유전자형(0.095) 그리고 AA 유전자형(0.141)을 확인하였다. 109749T/C는 CC 유전자형(0.179), CT 유전자형(0.101) 그리고 TT 유전자형(0.72)을확인하였다. 109823T/C는 CC 유전자형(0.171), CT 유전자형(0.099) 그리고 TT 유전자형(0.73)을 확인하였다. 116151G/A는 GG 유전자형(0.417), GA 유전자형(0.214) 그리고 AA 유전자형(0.369)을 확인하였다. 109926G/A는 GG 유전자형(0.857),GA 유전자형(0.036) 그리고 AA 유전자형(0.107)을 확인하였다.</p> <p>r-square 값을 도식화하여 Fig. 2에 제시하였다. 109737G/A,109749T/C, 109823T/C 그리고 109926G/A 변이들 간의 D'값의 경우 1에서 0.975로 나타났으며, r-square 값은 0.932-0.51로 확인되어 비교적 강한 LD가 형성되어 있음을 확인하였다.G116150 변이지역의 경우 다른 4개의 변이지역(109737G/A,109749T/C, 109823T/C, 109926G/A)들과의 D' 값이 0.402-0.425로 나타났으며 r-square 값은 0.072-0.038로 확인되었다.</p> <h2>한우집단에서 CAST 유전자 내 SNP와 경제형질 간의 연</h2> <p>변이들 간의 연관 불평형(LD) 정도가 가장 낮은 수준에 있는 2개의 변이지역(109926G/A와 116151G/A, \(r^2\)=0.038)을 대상으로 경제형질과의 연관성 분석을 실시하였다.</p> <p>CAST 유전자의 2개의 변이지역과 경제형질간의 연관성을분석한 결과 등심단면적(109926G/A, p<0.05)과 18개월령 체중(116151G/A, \( \mathrm{p}< \)0.05)에서 유의적인 연관성이 검출 되었다.109926G/A 변이지역의 유전자형 별 등심단면적은 AA (69.6\( \pm \)2.65), GA (73.33\( \pm \)1.94) 그리고 GG (73.33\( \pm \)0.68)로 계산되었으며AA유전자형과 GG유전자형간의 차이가 유의적인(p<0.05) 것으로 확인 되었다. 또한 116151G/A 변이지역은 18개월령 체중이 AA (408.87\( \pm \)6.27), AG (423.7\( \pm \)4.77) 그리고 GG (428.54\( \pm \)4.49)로 계산되었으며 AA유전자형과 GG유전자형 간의 차이가 유의적인\( \mathrm{p}< \)0.05) 것으로 확인 되었다.</p> <p>근육 량은 정상적으로 단백질의 합성과 분해가 균형을 이루어 일정하게 유지된다. 그러나 단백질의 분해가 증가하거나합성이 감소하는 상황은 세포의 성장과 노화에 크게 영향을미치게 된다. 성장호르몬의 단백질 대사작용은 동화작용을 가져 단백질 합성을 증가시켜 근육 용적의 증가에 영향을 미친다. 또한 단백질의 분해의 경우 지금까지 밝혀진 기전으로는 ubiquitin-proteasome 경로와 calpain-calpastatin계,NF-\(κ\)B와 같은 전사인자의 발현, 세포사멸(apoptosis), au-tophagy-lysosome 경로 등이 있다. 골격근의 성장속도의 증가는 결론적으로 근단백질 분해가 감소하기 때문이며 이는 calpain 시스템의 활성도의 감소와 연관이있으며 calpastatin의 활성도의 큰 증가로 인해 감소가 이루어진다. 최근 Schenkel등 의 보고에 따르면 육우를 대상으로 CAST SNP와 고기의 연도 및 도체형질과의 연관성을분석하였다. 분석된 SNP (G/C)는 exon5와 6번 지역 사이에있는 intron 지역에 위치하고 있으며 C 대립유전자는 고기의연도를 증가 시키는 반면 등심의 크기가 감소되고 지방양의증가에 유의적인 연관성을 보고하였다. 또한 돼지의 CAST 유전자 내 변이를 분석한 결과 등지방 두께와 등심단면적에서유의적인 연관성이 확인되었다. 따라서 CAST유전자는 도축 후 숙성과정에서 고기의 연도를 증가시키는데 영향을 미칠뿐만 아니라 가축의 성장에도 깊은 연관성이 있으며, 본 연구를 통해 새롭게 발견된 SNP 중 109926G/A와 116151G/A는한우의 등심단면적과 18개월령 체중에서 유의적인 연관성을확인하였다. 하지만 109926G/A은 intron에 위치하고 있으며116151G/A의 경우 exon 지역에 위치하고 있지만 아미노산서열에 영향을 주지 못하는 synonymous mutation으로 확인되어 두 변이 모두는 유전자의 기능에 직접적인 영향을 미치지 못할 것으로 사료되지만 유전자의 regulatory region에 존재하는 변이 또는 다른 주유전자의 변이들과 연관되어 형질에미치는 유전자의 변이 효과가 유인적으로 확인된 것으로 추정된다. 따라서 CAST 유전자는 고기의 연도 이외에도 성장과관련된 후보유전자로서의 활용 가능성이 높을 것으로 판단되며 추후 추가적인 연구를 통해 성장 관련 형질을 개량하기위한 분자 표지 개발이 가능할 것으로 사료된다.</p>