한우-쇠고기의 유전자 감식

	1. 유전자 감식법
		가. 유전자(gene)
		생물에서 정보의 기본 단위는 유전자(gene)이다. 생물학적으로 유전자는 하나의 기능적이고 생물학적인 최종산물을 만들어 내는데 필요한 정보를 암호화하는 DNA(또는 RNA)의 단편이라고 정의할 수 있다. 사람의 전체 유전체(genome)의 경우 약 3%만이 이 부분에 해당한다. DNA는 후대에 똑같은 형질을 전달할 수 있는 유전정보를 담고있는 유전물질로서 생체의 거대분자 중에서도 중심적인 위치를 차지하고 있다.
		나. 유전자 감식법의 활용
		표 1. 유전자 감식법(DNA typing)의 응용분야
		● 성개방과 배우자의 부정등과 관련된 친자확인 ● 미아, 입양아, 사생아 등에 대한 친자확인(통일시 이산가족의 혈육확인 가능) ● 범죄과학(Forensic Science): 강력범죄(살인이나 강간등)의 범인 색출 ● 민ㆍ형사 사건과 관련된 시료(정액흔, 혈흔, 모근세포, 타액등)에서의 DNA 순수분리 및 DNA증폭을      통한 신원확인 및 범인색출 ● 강력범죄자에 대한 DNA database구축 ● 각종 질환의 원인에 대한 유전자 진단 ● 각종 병원균의 감염여부 판정(AIDS나 간염바이러스) ● 농축산물의 원산지(품종) 확인 ● 한우와 수입우, 갈아 만든 인삼의 원산지 확인
		생물의 유전물질인 유전자(DNA)는 품종, 성별 및 개체마다 특징적인 구조를 가지고 있어 이와 같은 유전자 구조의 차이를 비교하여 식별하는 것으로 친자감별, 개체식별, 성판별, 유전병 진단 등 다양한 분야에서 활용되고 있다(표 1).   매스컴을 통하여 가끔 보도되는 산부인과 병원에서 신생아가 병원종사자의 부주의로 인하여 뒤바뀐 경우 친자를 확인하거나, 또는 각종 대형인명사고로 인하여 외형적으로 구분이 곤란한 경우에 본인임을 확인하기 위해서나 범인의 혈흔, 머리카락, 정액 등의 증거를 가지고 용의자의 DNA와 비교할 수 있는 개체식별 등은 지금 아주 보편적으로 활용되고 있는 기술들 중의 하나이다. 그리고 유전병 진단을 위한 DNA 기술들도 일부 활용되고 있으며 많은 연구가 진행 중에 있다.   그리고 축산분야에서는 성감별이나 어떤 형질과 연관된 DNA 표지인자의 활용, 유전병 진단, 그리고 축산가공품을 예로 들면 햄을 만드는데 가격이 싼 다른 종의 고기(예를 들면 닭고기나 칠면조 고기) 등을 혼합하여 만들었다고 가정하였을 경우 종을 감별 할 수 있는 유전자 감식기법을 활용하면 쉽게 판별을 할 수 있을 것이다. 더 나아가 한우고기와 다른 쇠고기의 판별에도 활용될 수 있는 분야이다. 소는 사람과 마찬가지로 약 30억 개의 DNA을 가지고 있는 것으로 예측하고 있다. 따라서 소의 품종을 구분할 수 있는 유전자 감식법을 개발하기 위해서는 30억개의 염기서열을 비교 분석하여 각 품종이 특이적으로 가지고 있는 영역을 비교함으로서 가능하다.
	2. 한우고기 판별을 위한 유전자 감식
		가. 한우 특이 SCAR 마커 개발
		축산기술연구소에서 1998년도에 개발한 한우고기와 젖소고기간의 판별을 위한 한우 특이 SCAR 마커의 기술개발 개요는 그림 1에서 보는 것과 같다. 먼저 한우와 젖소의 고기에서 DNA를 추출하는데 정육, 뼈 등 어떤 부위도 가능하며 또한 고기의 보관상태도 냉동·냉장에 관계없이 추출이 가능하다.   추출된 DNA를 이용하여 상업적으로 판매되는 여러 종류의 임의의 프라이머(random primer)를 이용하여 임의다형분석법(RAPD : random amplified polymorphic DNAs)이란 분석기법을 수행하게 되는데, 이 과정에서 한우와 젖소 유전자의 불특정 일부분을 임의적으로 중합효소연쇄반응(PCR : polymerase chain reaction)을 통해 하나의 유전인자를 10억배 이상 증폭시킨다. 이 과정에서 한우와 젖소간 차이가 있는 유전자의 일부분에서 다르게 증폭이 일어난다. 다음 과정은 증폭된 유전자를 육안으로 볼 수 있게 하는 전기영동이란 과정을 수행한다. 이 과정은 DNA가 음극을 띄고 있는 성질을 이용하여 아가로스(agarose) 겔(gel)을 적당한 완충액이 들어있는 용기에 넣고 그 위에 증폭된 유전인자를 올려놓고 전기를 통과시키면 유전인자가 크기별로 다르게 이동함으로서 분리가 일어나게 된다.   전기영동과정이 끝나면 염색약(EtBr)으로 염색하고 자외선을 비추면 증폭된 DNA의 밴드들을 볼 수 있다. 이것을 포라로이드 사진기로 촬영하여 한우와 젖소간에 차이를 보이는 밴드를 비교 분석함으로서 한우고기를 판별할 수 있다. 그러나 임의다형분석법은 실험의 재현성이 떨어지는 단점 때문에 실험자 또는 실험기기에 따라 차이가 날 수 있어 실용화하는데는 문제점이 있을 수도 있으므로 축산기술연구소에서는 그림 1에서 보는 것처럼 임의다형분석법에서 한우와 젖소간의 차이를 보이는 밴드를 클로닝하여 염기서열을 결정한 다음 DNA를 안정되게 증폭시킬 수 있는 프라이머(primer)를 새롭게 제작하는 과정을 한번 더 거쳐 실험자 또는 실험기기에 관계없이 똑같은 결과를 얻을 수 있는 기술을 개발하였다.
		그림 1. 한우특이 SCAR 마커를 이용한 한우와 젖소의 전기 영동 사진
		나. 털색깔 유전자(MC1R)를 이용한 한우·젖소고기의 판별
		A. BsrFⅠ으로 절단한 것, B. MspA1Ⅰ으로 절단한 것 1~2 : EDED, 3~4 : ED E+, 5~6 : ED e, 7~8 : E+E+, 9~10 : E+e, 11~12 : ee 그림 2. 소 모색관련 유전자(MCIR)를 이용한 유전자형 분석
		MC1R 유전자의 변이부분을 특정적으로 증폭시키기 위하여 적당한 primer를 제작하여 PCR을 통하여 증폭시킨 결과 PCR 산물은 염기서열에 근거하여 예상한 것과 같이 350bp 크기를 얻을 수 있었다. PCR 산물에 대하여 두가지 제한효소 BsrFⅠ과 MspA1Ⅰ으로 절단하여 유전자형을 결정하였다. 그림 2에서 보는 것처럼 PCR 산물을 BsrFⅠ으로 절단하였을 경우 대립유전자 ED와 E+는 동일한 밴드양상인 116bp와 234bp의 두 개의 단편으로 분리되었고, e는 절단되지 않는 350bp를 나타내었다. 또한 MspA1Ⅰ으로 절단하였을 때 대립유전자 ED는 세 개의 단편 즉 48bp, 106bp, 그리고 196bp으로 분리되었고, E+와 e는 같은 밴드양상인 154bp와 196bp의 두 개의 단편으로 나타났다.   표 2에서 보는 것처럼 품종별 유전자형 빈도는 한우는 E+e와 ee가 각각 0.10과 0.90으로 나타난 반면, 홀스타인은 EDED 과 ED e가 각각 0.93과 0.07로 나타났다. 유전자형빈도는 흑모색을 가진 홀스타인과 앵거스는 반드시 대립유전자 ED을 가지고 있었다. 그러나 황갈색 소는 ED를 가지고 있지 않아 젖소와 한우가 가지고 있는 유전자형을 분석함으로서 한우와 젖소고기를 판별하는 데 이용할 수 있는 하나의 DNA 마커로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
		표 2. 소 품종간 MC1R 유전자의 유전자형 빈도
		품종 n 유전자형 빈도 EDED ED E+ ED e E+E+ E+e ee 한우 홀수타인 앵거스 브라운스위스 샤로레 리무진 심멘탈 헤어포드 수입육 전 체 404 313 35 30 30 29 29 30 118 1,018 0.00 0.93 0.57 0.00 0.00 0.21 0.07 0.00 0.09 0.21 0.00 0.00 0.26 0.00 0.00 0.00 0.03 0.00 0.06 0.04 0.00 0.07 0.17 0.00 0.00 0.38 0.35 0.00 0.27 0.14 0.00 0.00 0.00 0.70 0.43 0.03 0.03 0.00 0.04 0.14 0.10 0.00 0.00 0.03 0.00 0.03 0.03 0.07 0.18 0.05 0.90 0.00 0.00 0.27 0.57 0.35 0.49 0.93 0.36 0.43
		참 고 문 헌 김태헌 외. 2000. 소 품종별 MC1r 유전자의 유전자형 빈도에 관한 연구. 동물자 원지. 42 : 735-744. 홍영호 외. 1998. 품종 특이성을 이용한 한우 판별 표지인자 개발. 동물유전육종. 2 : 107-114.