DNA Fingerprinting #

개체에서 추출한 DNA를 증폭시킨 뒤 뉴클레오티드의 특정 배열 순서를 인식하여 자르는 효소 처리를 하면 개체마다 효소에 따라 잘리는 위치가 달라져 DNA 가닥의 길이가 달라진다. 이를 길이에 따라 분리, 나열한 것을 DNA지문이라 일컫는다. 이것은 범죄현장에서 발견 된 혈액, 머리카락, 정액 등에서 추출한 DNA를 용의자 DNA와 비교하여 일치 여부를 확인하여 범인을 잡는데 활용한다.

RFLP(Restriction fragment length polymorphism) #

염기서열의 특정 부위에 점 돌연변이(point mutation)가 나타나면서 제한효소로 이 부위를 절단했을 때 생기는 절편의 길이가 사람마다 다양하게 나타나는 점을 이용한 분석방법이다. RFLP법은 돌연변이 유전자를 추적하는데 사용될 수 있기 때문에 한 가계 내에서 어떤 구성원이 돌연변이를 지니고 있는지를 알 수 있다. 각 개인으로부터 얻은 DNA를 적당한 제한효소로 자르고 전기영동을 한 후 나타나는 절편 크기의 유전적 다형성을 RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)라고 한다. DNA 서열에 돌연변이가 일어나면 새로운 제한효소 인식서열이 생길 수도 있고, 반대로 기존 제한효소 인식서열이 없어질 수도 있다. 예를 들어 sickle-cell anemia가 있는 사람의 β-globin 유전자는 정상인의 β-globin 유전자에 존재하는 제한효소 절단부위에 치환 점돌연변이가 일어나 이 제한효소로 절단되지 않기 때문에 이 부위의 좌우에 존재하는 두 절편이 붙어 1개의 커다란 절편을 이룬다. RFLP는 염기서열의 개인별 차이를 반영하는 것으로 유전체 지도 작성에 중요한 표지로 이용될 수 있다.

VNTR(Variable Number of Tandem Repeat) #

염색체 속의 DNA 염기서열이 일정한 반복구조를 갖고 있다는 점에 착안한 것으로, 염기서열의 반복구조는 개인별로 적게는 1회에서 많게는 수 10회까지 나타난다. 즉 DNA의 특정 부위의 VNTR의 단위 반복 횟수 차이에 의한 증폭된 DNA 단편의 길이의 차이가 발생하는 것을 이용한다.

SNP(Single Nucleotide Polymorphism) #

단일염기변이, 스닙(SNPs). 인종이나 개인별 염기의 차이를 말한다. 즉 세포핵 속에 염색체가 갖고 있는 30억개의 염기 서열 가운데 개인 편차를 나타내는 한개 또는 수십개의 변이염기를 일컫는다. 500~1000 염기당 1개꼴로 나타나며, 인간 지놈에는 약 300만개의 SNP가 존재하고 있다. 인간은 인종이나 민족과 상관없이 유전자가 99.9% 일치하지만 0.1%의 SNP 때문에 키와 피부색이 달라지게 된다. 한국인이 서양인에 비해 위암과 간암이 잘 걸리는 것도 이런 차이에서 생기는 것으로 추정된다.

PFGE(pulsed-field gel electrophoresis) #

거대 DNA분자의 분리를 위해 개발한 겔전기영동법. 적어도 1만kbp까지의 직선상 DNA를 분자량에 따라 분리할 수 있다. 1982년에 원형을 발표하고 그 이후 장치에 몇 개를 개량하였지만 통상 아가로오스겔을 사용하여 2개가 다른 방향으로 교대로 전장을 걸어 영동한다. 전장의 방향 전환의 간격을 펄스타임이라고 한다. 통상의 전기영동법과는 다르고, 겔의 자체효과에 의존하지 않고DNA분자를 전장에 두었을 때에, DNA가 겔내를 이동할 수 있는 형태를 취할 때까지 소요하는 시간이, 분자량에 의존하는 것을 이용하고 있다. 따라서 분리능은 펄스타임에 강하게 의존한다. 이 방법의 개발에 의해 전기영동적으로 해석할 수 있는DNA의 분자량은 종래의 방법에 비교하면 100배 이상이 되었다. 이 때문에 하등진핵생물의 염색체를 구성하는 DNA 전체를 분리할 수 있게 되었다. 또한, 사람 등의 염색체 DNA의 해석에 불가한 방법이다. 거대한 DNA사슬을 영동하는 방법. 보통 20Kb를 넘는 크기의 DNA단편을 전기영동으로는 분리가 어렵고, 긴 사슬을 처리도중이나 전기영동 중에 잘라버린다. 모든 균종의 형벌이 가능하고, 형분리 능력이 우수. 사용하는 시약 양이 많고 측정상대별로 반응 조건을 설정할 필요, 전 공정의 소요일수가 일주일 정도 걸리고, 전기영동에도 전용장치가 필요.

MLST (Multilocus sequence typing - 다좌위 서열 타이핑) #

기본원리는 DNA 시퀀싱 다음의 PCR 증폭의 기술을 포함하여 균주들(Strains)간의 다른 뉴클레오티드를 확인 후 비교하는 것이다. 이 염기서열의 차이는 차등 정도에 따라서 달라지며 염기서열의 차이를 비교함으로써 동일 종 내의 균주들의 특성을 비교할 수 있다

WGS (Whole genome sequencing) #

게놈(Genome)에 있는 특정 DNA 단편을 구성하는 염기들의 서열을 말하는데, 즉 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 사이토신(cytosine), 티민(thymine) 등 4가지 염기의 나열이다. 게놈은 한 생물종이 가진 유전정보의 총합을 말한다. 세균을 포함하여 지구상의 모든 동•식물의 유전정보는 아데닌, 구아닌, 사이토신, 티민 등 4가지 염기로 구성된 DNA의 염기서열 형태로 저장되어 있다. DNA 염기서열은 20종의 아미노산으로 구성되는 단백질을 생산하는 일종의 명령어다. 서로 다른 DNA 염기서열은 서로 다른 아미노산 서열을 가진 단백질 생산을 명령하여 각기 다른 기능을 가진 단백질을 생산한다. DNA 염기서열 중에서 단백질 생산에 직접 사용되는 부분이 바로 유전자이다. 단백질은 생물체 내에서 일어나는 대사과정에서 촉매작용을 한다. 또 운동과 신경작용, 면역 그리고 광합성과 물질수송 등 모든 생명현상을 가능하게 한다. 게놈프로젝트는 한 생물종 속에 들어 있는 게놈의 염기서열을 밝히는 작업이다. 그러나 염기서열을 밝힌다고 해서 자동적으로 각 유전자의 기능이 해명되지는 않는다. 게놈서열은 아데닌, 구아닌, 사이토신, 티민의 반복적인 나열에 지나지 않기 때문이다. 또한 게놈서열에는 단백질의 명령을 담당하는 유전정보 외에 전혀 상관없는 염기서열이 무수히 반복되어 있다. 어떤 질병의 원인이 되는 유전자를 찾아야 그 유전자의 염기서열에 들어 있는 정보를 이해할 수 있는 것이다.