Association between DNA sequence variation and protein level of the Adh gene in Korean population of drosophila melanogaster

Abstract

한국산 노랑초파리 (Drosophilae melanogaster)를 대상으로 하여 Adh 염기서열 변이의 population survey data를 제작하기 위하여 Adh all type과 강한 연관을 보이는 deletion-2 가 존재하는 Pst I/Hind 부위와 Adh 구조 유전자 부분을 PCR 을 이용하여 증폭하고, cloning한 뒤 sequencing 하여 분석하였다. Single radial immunodiffusion 방법을 통하여 ADH protein 양을 측정함으로써 Adh 염기서열 변이와 allozme 에 따른 protein level과의 관계를 분석하였으며, 또한 한국 집단과 기존에 분석되었던 다른 지역들간의 계통분석을 실시하여 국내 집단의 분자적 위치를 고찰하고자 하였다. 1. 기존의 한국산 노랑초파리 Adh gene에 대한 restriction map을 기준으로 선정한 9개 계통의 Adh gene 부위의 염기서열을 분석한 결과 Pst I/HindⅢ 부분의 결실인 deletion-2는 천압집단에서는 181 bp의 크기로 나타남으로써 247 bp 인 부산집단과 차이가 있는 것으로 나타났다. 또한 결실 위치도 19bp의 공통 부위만 가질 뿐 거의 다른 것으로 나타났다. 2. Adh 구조유전자의 염기서열 분석 결과 한국 집단은 이미 보고된 바 있는 Kreitman의 염기서열과 비교하여 1.76%의 변이를 보였으며, 한국내의 계통 사이에서는 99% 이상의 동질성을 보였다. Allonym 간 분석에서는 ADH-S 계통들이 ADH-F 계통들에 비하여 다소 높은 변이 양상을 나타냈으며, 아미노산 서열에서는 변이를 보이지 않은 silent mutation이 대부분이었다. 초파리 성체의 intone 부분에 존재하는 34 bp의 삽입인 ▽1는 ADH-F의 대부분에서 나타나며 ADH-S에서는 나타나지 않았다. 예외적으로 C2 계통은 Fast type이지만 ▽1가 결여되어 있으며, B9 계통은 Slow type임에도 불구하고 ▽1를 가지는 것으로 나타났다. 3. Radial immunodiffusion을 실시한 결과 ADH 효소량은 ADH-F이 ADH-S보다 높게 나타났으나, ▽1를 가지는 Slow type인 C2 계통보다 높은 효소량을 가지는 것으로 분석되었다. 따라서 ▽1는 ADH allonym뿐 아니라 ADH 효소량과 강한 연관을 갖는 것으로 나타났다. 4. Adh gene에 대한 한국 집단과 다른 나라의 계통분석결과 국내 집단은 다른 나라의 집단과 마찬가지로 allonym에 따라 그룹이 나뉘어짐을 볼 수 있으며 ADH-F가ADH-S로부터 점차적으로 분지되 어 나오고 있음을 볼 수 있었다. B9 계통은 Slow type이지만 ▽1을 가진 NC16과 같은 그룹을 형성하였으며, ▽1가 결여된 C2 계통은 Fast type 그룹에서 분리되어 위치함을 볼 수 있었다. ; To construct of the population survey data ab out nucleotide sequence variation of Adh gene of Drosophilae melanogaster in Korea, Pst I/HindⅢ region contained deletion-2 which expected to associated with allonym type and Adh structure gene from the nine lines of Ch unan and Pusan were amplified by PRC, cloned, and the sequences were analysis. ADH protein level and the association of nucleotide sequence variation was also analysis. In addition, the populations of Korea were compared with those of other geographical areas by phylogenetic analysis. The sequence of Pst I/Hind Ⅲ region represented that the part of deletion was different with the population of Ch unan, 181 bp, and Pusan, 247 bp. And these two kinds of deletion was only 19 bp of overlapped. Nucleotide sequence of the Adh structural gene showed 1.76% variation compared with Kreitman’s consensus sequence and among Korean populations, more than 99% identity was shown. In the analysis of between two allonym, ADH-S types were more various than ADH-F types. In two types of allonym, the amino acid replacement was nearly not shown. The ▽1 which located in adult intone, was associated with the allonym type, and the exceptions was shown in C2 and B9. The amount of ADH protein of Korean population was higher in ADH-F type than in ADH-S type. But ADH-S type including the ▽1-s, C2. Therefore the ▽1 was strongly associated with the ADH protein level as well as with the allonym type. Phylogenetic analysis in Korean population and the populations of other countries showed that the groups were divided by allonym type, and ADH-F branched from ADH-S. The Korean population was distinguished from other countries’ in some ADH-F type, but ADH-S and rest ADH-F did not show significant variation. B9 formed one group with NC16 which contained ▽1 and were distinguished from other Slow type, and C2, lack of ▽1, was separated from Fast type.