서 론
인간의 신체활동능력이 유전적 요인들에 영향을 받으며, 특정 유전자가 운동능력에 영향을 미칠 수 있다는 보고 이 후 운동 능력과 유전자와의 연관성에 관한 연구가 관심을 갖게 되었다(Couture 등, 1986; Rankinen 등, 2001; Woods 등, 2002). 운동선수들의 유전자가 근력 및 지구력과 관련이 있는 것으로 알려진 유전자들은 약 20여개가 연구되었으며 (Perusse 등, 2003), 이 유전자들 중 하나인 안지오텐신 전환 효소(angiotensin converting enzyme; ACE) 유전자의 다형 성이 운동 수행능력과 지구력에 밀접한 관련이 있는 것으로
Corresponding author: Kim, Chong-Ho. Department of Clinical Laboratory Science, Wonkwang Health Science University, Iksan 570-750, Korea.
Tel: 063-840-1213 Fax : 063-840-1219 E-Mail: chkim@wkhc.ac.kr
Received : 13 April 2011
Return for modification : 4 June 2011 Accepted : 20 June 2011
Korean J Clin Lab Sci. 2011, 43(2) : 43 - 47 ISSN 1738-3544
알렸다(Abraham 등, 2002). 사람의 17번 염색체에 위치하 고 있는 ACE 유전자에서 발현되는 ACE는 브라디키닌과 같 은 혈관 확장 물질을 비활성화시킴으로써 혈압을 조절하고, 부신피질에서 바소프레신과 알도스테론의 분비를 촉진시킴 으로써 혈장 및 전신 혈액 순환 능력을 조절하며, 심박출량 을 증가시킴으로써 운동 지구성을 증가시키는데 영양을 미 치는 물질로 알려졌다(Cambien 등, 1992; Danser 등, 1995;
Montgomery 등, 1998; Uemura 등, 2000). 뿐만 아니라 ACE 는 레닌-안지오텐신-알도스테론 계에 영향을 미치는 중 요한 물질로서 인체의 혈액과 체액 그리고 전해질 등의 양 을 조절하는 데 중요한 영향 물질로 알려졌다(Stevenson과 Topp, 1990). ACE 유전자 다형성은 유전자 인트론 16에 삽 입되어 있는 I 대립형질과 결손되어 있는 D 대립형질의 다 형성이 존재한다. 이들 대립형질의 접합체에 따라 ACE 유 전자 다형성은 DD형, ID형 그리고 II형의 3가지 유전자형이 나타날 수 있으며, 사람은 이들 중 한 가지 유전자형을 갖게 된다(Rigat 등, 1990; Malik 등, 1997). ACE 유전자 다형성은 조직 및 혈액에서 ACE 효소의 농도와 관련성을 가지는 것 으로 보고된 바 있으며(Alvarez 등, 2000), 혈액 또는 조직에
Genetic Polymorphism of the Angiotensin Converting Enzyme Gene among Korean Golfers
Chong-Ho Kim, Sang-Ho Park, and Eun-Sook Kim
Department of Clinical Laboratory Science, Wonkwang Health Science University, Iksan 570-750, Korea
Angiotensin converting enzyme (ACE) is a vital enzyme in the renin-angiotensin-aldosterone system, and there are literature reports describing its relationship between the ACE polymorphism and muscular strength, muscular endurance and flexibility. The purpose of this study is to identify the distribution of the ACE gene polymorphism among individual golfers and the relationship between different golfers group. We analyzed the ACE gene polymorphism to study the individual differences among professional golfers (n=35), junior golfers (n=30) and general golfers (n=25). Genotype frequencies of DD, ID and II in total golfers (n=90) were 16.7%, 52.2% and 31.1% respectively. In professional golfers, the frequencies of DD, ID and II were 25.7%, 45.7% and 28.6% respectively. The frequency of DD genotype in profes- sional golfers was higher than in junior golfers and in general golfers, but the II genotype in professional golfers was lower than in other groups. In conclusion, these data suggest that the capability and power of golf exercise are associated with the hereditary characteristics of the ACE polymorphism.
Key Words : Golfer, Genotype, ACE polymorphism
서의 ACE 농도가 높으면 고혈압 및 허혈성 심장질환에 대 한 위험성이 증가하는 것으로 알려져 있다. II 유전자형을 가진 사람은 DD 유전자형을 가진 사람보다 낮은 혈압과 높 은 지구력을 나타내고, DD 유전자형을 가진 사람은 심혈관 계 질환에 대한 위험성이 증가하는 것으로 보고되고 있으나 (Gayagay 등, 1998), 운동수행능력과 ACE 다형성의 관련성 이 없다는 연구 결과도 보고되는 등 상반된 결과를 나타내 고 있다(Taylor 등, 1999). 본 연구에서는 한국의 골프선수 들의 ACE 유전자 다형성을 분석하여 프로, 아마추어 그리 고 일반인들에 나타난 유전자형을 비교하였다
재료 및 방법
1. 연구대상
2010년 한국프로골프협회에 등록된 프로선수(n=35)와 대한골프협회에 등록된 아마추어 선수(n=30), 그리고 일반 골퍼(n=25) 등의 3집단을 대상으로 연구하였다.
2. 방법
1) Genomic DNA 분리
검사 대상자로부터 모근이 포함된 머리카락 다섯 가닥을 채취하여 샘플 용기에 담아 실험실로 옮긴 후 5% Chelex 100 (Bio-Rad, Hercules, CA., USA) 100 μL와 proteinase K (Bioneer Co., Daejeon, Korea) 1.5 μL를 첨가하여 55℃에 서 1시간동안 반응하여 모근을 파괴하였다. Genomic DNA 를 분리하기 위하여 95℃에서 10분간 항온 후 10분간 4℃
에서 방치 후 4,000 xg에서 10분 동안 원심 분리하여 DNA 를 얻었다.
2) ACE 유전자 증폭
ACE 유전자를 증폭하기 위하여 모근 세포로부터 추 출된 DNA에 sense primer 5’-GCCAC TGCTG GAGAC CACTC-3’ 와 antisense primer 5’-CCAGC CCTTA GCTCA CCTCT G-3’, dNTPs, Taq polymerase를 혼합한 후 중합 효소연쇄반응법(polymerase chain reaction; PCR)에 의하여 thermal cycler (Perkin Elmer Cetus, Foster City, CA., USA)
에서 증폭하였다(Rigat 등, 1992). DNA 증폭을 위한 PCR의 연쇄반응 조건은 95℃에서 2분간 사전 열변성한 후 95℃에 서 20초간 열변성, 60℃에서 40초간 어닐링, 72℃에서 1분 간 사슬연장의 조건하에서 35회 연쇄 반응하였다. 연쇄 반 응이 끝나면 마지막으로 72℃에서 3분간 반응하였다. PCR 반응에 의해 생성된 ACE 유전자에 제한 효소인 HhaI (Ta- kara, Seta, Japan) 10 U를 가하고 37℃에서 5시간 동안 반 응시켰다.
3) 아가로스겔 전기영동
증류수 90 mL에 agarose 3.5 g을 가하고 전자레지에서 용해 한 후 10x TBE buffer (pH, 8.0, tris base 121 g, boric acid 61.7 g, EDTA 7.44 g) 10 mL과 20 mg/mL ethidium bromide 10 μL를 혼합하고 겔을 만들었다. 제한효소 처리 가 완료된 검체 10 μL을 100 V에서 1시간 동안 전기영동하 여 UV-Illuminator (Vision, Seoul, Korea)에 놓고 대립유전 자를 식별하였다.
결 과
1. 집단 골프선수들의 성 및 연령 분포
골프 선수들의 ACE 유전자의 다형성을 분석하기 위하여 연구 대상으로 선택한 프로골퍼 35명, 아마추어 골퍼 30 그 리고 일반 골퍼 25명 중 남녀 선수들의 분포와 이 집단들의 평균 연령은 Table 1과 같았다.
2. ACE 유전자의 다형성
증폭한 ACE유전자를 HhaI 제한 효소로 처리한 DNA를 아가로스겔 상에 분리한 결과 207 bps 위치에 한 개의 DNA
Table 1. The sex and age of golfers
Golfers group Number Age (Mean ± SD ) Men Women Total
Professional golfers 17 18 35 28.6±5.1
Junior golfers 16 14 30 16.0±1.6
General golfers 14 11 25 47.3±7.8
띠를 나타내는 유전자형을 DD형(deletion, D), 490 bps 위 치에 한 개의 DNA 띠를 나타내는 유전자형을 II형(inser- tion, I) 그리고 490 bp 위치와 207 bp 위치에 각 각 한 개 의 DNA 띠를 나타내는 유전자형을 ID형으로 분류하였다 (Fig. 1). 이 결과는 선행 연구 보고한 결과와 유사하였다 (Rigat 등, 1990; Malik 등, 1997).
3. ACE 유전자의 유전형 분포
골프 선수들 90명을 대상으로 ACE 유전자형의 분포를 조사한 결과, DD형은 16.7%, ID형은 52.2% 그리고 II형은 31.1%의 선수들에서 각각의 유전자형을 나타냈다(Table 2). 각 집단의 성별 유전형의 분포를 분석한 결과 프로골프 선수 35명 중 DD형은 9명, ID형은 16명 그리고 II형은 10명 이었으며, 아마추어 골프선수 30 중 DD형은 2명, ID형은 18 명 그리고 II형은 10명 이었고 일반 골퍼 25명 중 DD 형은 4명, ID형은 13명 그리고 II형은 8명 이었다. 각 집단의 남 여 선수들 중 DD형, ID형 그리고 II형을 갖는 선수들의 분 포율을 분석한 결과 총 프로 골프 선수들 중 ID 유전자형을
나타낸 선수 빈도가 45.7%로 가장 높았고 아마추어 선수들 도 ID 유전자형을 나타낸 선수 빈도가 60.0%로 가장 높았으 며 일반 선수들에서도 52.0%의 선수들이 ID 유전자형을 나
타냈다(Fig. 2). 각 선수들의 집단 중 남자 선수와 여자선수
들 중에서 ID 유전자형을 나타낸 선수들의 분포율은 프로선 수 집단에서 53.0%(남), 38.9%(여)를 나타냈고, 아마추어 골 프 선수 집단에서는 50.0%(남), 71.4%(여)를 나타냈으며 일 반 골프 선수 집단에서는 42.9%(남), 63.3%(여)를 나타냈다 (Table 2).
Fig. 1. The result of angiotensin converting enzyme genotypes.
DD (lane 1), ID (lane 2) II (lane 3) Marker (M). The ACE gene isolated from hair root cells of golfers was amplified by poly- merase chain reaction (PCR) and digested with Hhal. The DNA fragments were separated by agarose gel electropho- resis and stained with ethidium bromide. The agarose gel showed an amplification band of 207 bps in samples with the DD genotype (lane 1), bands of 490 and 207 bps in samples with the ID genotype (lane 2) and a band of 490 bps in samples with the II genotype (lane 3).
Fig. 2. Relative frequency(%) of genotype in professional golfer (Pro-golfer), junior golfer and general golfer groups. he rela- tive frequency(%) of genotype was calculated with the geno- type golfers to total golfers in each group.
Table 2. The Relative frequency of genotype in sex and golfers
Golfers group Sex Genotype (%)
DD ID II
Professional Male 23.5 53.0 23.5
Female 27.8 38.9 33.3
Junior Male 12.5 50.0 37.5
Female 0.0 71.4 28.6
General Male 21.4 42.9 35.7
Female 9.1 63.6 27.3
Total 16.7 52.2 31.1
고 찰
ACE는 혈관확장제인 브라디키닌을 감소시켜 순환기능 의 항상성 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌으며 (Montgomery 등, 1998), ACE 유전자 다형성은 조직 및 혈 액에서 ACE 효소의 농도에 영향을 미치는 것으로 보고된 바 있다. 또한, 고혈압 및 허혈성 심장질환과 관련성을 가지 는 것으로 알려졌다(Alvarez 등, 2000). DD, ID 그리고 II형 으로 표현될 수 있는 ACE 유전자 다형성은 인종과 체질에 따라 차이가 있는 것으로 보고되었다(Barely 등, 1994; My- erson 등, 1999). 한국인의 ACE 유전자 다형성 분포는 ID 유 전자형의 분포가 가장 높게 나타났고 DD 유전자형이 가장 낮은 분포를 나타냈다는 보고(Kim 등, 2007)와 서구인들의 ACE 유전자 다형성 분포 연구에서도 ID 유전자형의 분포는 가장 높게 나타났다. II 유전자형이 가장 낮은 분포를 나타 낸 것으로 보고된 것(Barely 등, 1994)과 같이 한국 골프선 수들에서도 ID유전자형의 분포율이 52.2%로 가장 높았고 DD 유전자형의 분포가 16.7%로 가장 낮은 분포를 나타난 것은 한국인에 대한 선행 연구 결과와 유사한 결과를 나타 냈으며 서양인의 분포와 차이가 있었다. Myerson 등(1999) 은 육상선수들을 대상으로 ACE 유전자 다형성을 분석한 결 과 ID 유전자형이 가장 높게 나타났으며 DD 유전자형은 가 장 낮게 나타났다고 보고하였고, 체력 단련에 의한 신체 구 성 변화에 대한 연구에서 D 대립유전자에 따라 영향을 받으 며 하나 이상의 D 대립 유전자를 나타내는 집단에서 변화율 이 크게 감소한다는 보고가 있었다(Montgomery 등, 1998).
Alvarez 등(2000)은 ACE 생성량과 활성도는 ACE 대립유전 자 중 I 대립유전자를 가진 사람은 D 대립유전자를 가진 사 람보다 높은 ACE 활성도를 나타내며 DD 형은 II 형의 활 성도보다 높은 ACE 활성도를 나타내고, ID 형은 중간정도 의 활성도를 나타낸다고 보고하였다. ACE의 활성이 증가하 면 안지오텐신의 활성 촉진으로 인하여 심근과 평활근의 성 장 인자로 작용함으로써 운동능력을 향상시킬 것이라는 보 고는 운동선수들과 ACE 유전자 다형성은 체력향상과 운동 능력에 영향을 미치는 인자로 관심을 갖게 되었다(McBride, 2006; Silva 등, 2006). 우리 연구에서 아마추어나 일반 골 프선수들 보다 프로골프 선수집단에서 DD형이 상대적으로
높은 분포를 보인 것은 DD 유전자형이 순간적으로 강한 힘 을 발휘하는 파워 위주 종목의 선수가 높은 빈도를 나타낸 다고 보고(Nazarov 등, 2001)와 DD 유전자형은 심근과 혈 관 근육의 위축을 가속하고, II 또는 ID 유전자형은 근육의 성장과 발달에 효과적으로 작용할 수 있다는 보고(Gayagay 등, 1998)와 연관시켜 볼 때 한국 골프선수들은 강한 순간 근력이 필요한 운동이기 때문에 프로 골프선수 집단에서 다 른 집단 보다 높은 DD형을 나타낸 것으로 사료된다. 우리 연구에서 남자 선수와 여자 선수들의 유전자형의 분포에서 프로골프선수들이 남자선수(23.5%)나 여자선수(27.8%) 모 두 다른 집단 보다 높은 분포를 나타냈다. 이는 Taylor 등 (1999)이 ACE 다형성 특성에 따른 운동 후 근력의 향상은 D 대립자를 지닌 ID군과 DD군에서 유의한 증가가 나타냈고, DD형이 근력 발휘에 적합한 유전자형이라고 보고한 연구 들(Myerson 등, 1999; Woods 등, 2000; Nazarov 등, 2001) 이 프로 선수들에서 높은 DD형 분포를 나타낸 것은 이해할 수 있다. 그러나 Rankinen 등(2000)은 대립유전자를 지닌 경우 지구성 능력이 우수하다는 보고를 하였고, Montgom- ery 등(1998)은 육군 훈련병들의 근 지구력 연구에서 DD형 보다 II형을 갖은 실험군에서 보다 높은 결과를 나타냈다는 보고를 하였다. 이와 같은 보고는 ACE 유전자형들 중 DD형 은 근육의 순발력과 관계가 있고 II형은 근 지구력과 관계를 가지고 있다고 할 수 있다. 우리 연구 결과에서 나타난 것처 럼 프로 선수들의 집단에서 DD형을 갖은 선수들의 분포가 높게 나타난 것은 골프 운동이 근력 보다는 순발력이 더욱 필요한 운동이라 할 수 있다.
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