Characterization and Evaluation of Melanocortin 4 Receptor (MC4R) Gene Effect on Pork Quality Traits in Pigs

This study aimed to investigate the single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the porcine MC4R gene and validate the effect of the MC4R genotype for marker assisted selection (MAS). Six amplicons were produced to analyze the entire base sequences of the porcine MC4R gene and six SNPs were detected (c.-780C>G, c.-135C>T, c.175C>T-Leu59Leu, c.707A>G-Arg236His, c.892A>G-Asp298Asn, and c.*430A>T). Linkage disequilibrium (LD) of the six SNPs was analyzed by performing haploid analysis. There was a perfect linkage disequilibrium in c.-780C>G, c.-135C>T, c.175C>T-Leu59Leu, c.707A>G-Arg236His, and c.*430A>T. Only the c.892A>G (Asp298Asn) SNP showed a very low LD with an $r^2$ value of 0.028 and the D' value of 0.348. As a result, the two SNPs-c.707A>G (Arg236His) and c.892A>G (Asp298Asn)-were selected to extract the genotype frequencies from the 5 pig breeds by using the polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) genotype analysis method. The SNP frequency of c.707A>G (Arg236His) indicated the presence of the A (His) allele only in Yorkshire, while the G allele was fixed in the KNP, Landrace, Berkshire, and Duroc. Association analysis was carried out in 484 pigs with the c.707A>G (Arg236His) SNP and the meat quality traits of four different pig cross populations: a significant association was noted in crude fat, sirloin moisture, meat color, and the degree of red and yellow coloration. The frequency of the c.892A>G(Asp298Asn) SNP genotype varied among the breeds; while Duroc showed the highest frequency of the A (Asn) allele, KNP showed the highest frequency of the G (Asp) allele. Association analysis was carried out in 1126 pigs with the c.892A>G (Asp298Asn) SNP and the meat quality traits of four pig populations: a highly significant linkage was noted in the back-fat thickness (P<0.002). It was found that the back-fat thickness was higher in individuals with the AA genotype than in those with the AG or GG genotype. Thus, in this study, we verified that the c.892A>G (Asp298Asn) SNP in the pig MC4R gene has a sufficient effect as a gene marker for MAS in Korean pork industry.

돼지 Melanocortin 4 Receptor (MC4R) 유전자의 육질연관성 분석

본 연구는 한국재래돼지의 MC4R 유전자 내의 단일염기변이들을 규명하고 그 유전자형 효과가 유전자표지인자를 이용한 선발(Marker assisted selection, MAS)에 활용 가능한지를 검증하기 위해서 수행되었다. 한국재래돼지의 MC4R 유전자 총 염기서열을 분석하기 위해 6개의 Primer들을 이용하여 증폭산물을 생성하였으며, 염기서열분석을 통해 총 6개(c.-780C>G, c-135C>T, c.175C>T-Leu59Leu, c.707A>G-Arg236His, c.892A>G-Asp298Asn, c.*430A>T)의 단일염기변이를 발견하였다. 한국재래돼지 MC4R 유전자내의 총 6개의 단일염기변이들간의 연관불균형과 반수체 분석을 통해 단일염기변이들간의 연관성을 분석하였으며, c.-780C>G, c-135C>T, c.175C>T-Leu59Leu, c.707A>G-Arg236His와 c.*430A>T는 완전한 연관불균형을 이루고 있었고, c.892A>G(Asp298Asn) 단일염기변이만 $r^2$-value가 0.028, D'-value가 0.348로 연관불균형 정도가 매우 낮았다. c.707A>G (Arg236His)와 c.892A>G (Asp298Asn) 단일염기변이들을 선발하여 PCR-RFLP 유전자형 분석방법을 이용해 돼지 5품종간의 유전자형 빈도를 추정한 결과, c.707A>G (Arg236His) 단일염기변이는 요크셔 품종 집단에서 오직 A (His) 대립유전자를 관찰할 수 있었으며, 나머지 한국재래돼지, 랜드레이스, 버크셔와 듀록 품종에서는 G 대립유전자의 고정으로 나타났다. c.707A>G 단일염기변이와 육질형질을 484두에서 연관성 분석을 실시한 결과, 조지방, 등심 내의 수분, 육색, 적색도 그리고 황색도 등에서 유의적인 연관성을 관찰할 수 있었다. c.892A>G (Asp298Asn) 단일염기변이의 유전자형 빈도는 품종별로 차이가 났으며, A (Asn) 대립유전자의 빈도가 가장 높은 품종은 듀록으로 나타났고, G (Asp) 대립유전자의 빈도가 가장 높은 품종은 한국재래돼지로 조사되었다. c.892A>G (Asp 298Asn) 단일염기변이와 돼지 4 집단의 육질형질을 1,126두에서 분석한 결과, 등지방두께에 고도의 유의적인 효과를 관찰할 수 있었다(P<0.002). AA 유전자형을 가진 개체가 AG나 GG 유전자형을 가진 개체보다 등지방두께가 두꺼운 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 MC4R 유전자 내의 c.892A>G (Asp298Asn) 단일염기변이는 돼지의 선발개량에 유전자표지인자로서 충분한 효과가 있음을 검증하였다.