놀면서 공부하기

이번 포스트에서는 DNA sequencing(DNA 시퀀싱)에 대해 알아보고, 뒤이어 restriction mapping, site-directed mutagenesis에 대해 알아보도록 하자. DNA의 sequencing에 있어 가장 기본에 해당하는 방법은 바로 sanger sequencing임. sanger sequencing에서는 dideoxy nucleotide를 사용한다는 것이 가장 큰 특징 중 하나임. 위 그림에서도 나타나 있듯 우리가 알고자 하는 서열 바로 앞쪽에 primer를 결합시켜 준 후 dNTP와 함께 4종류의 ddNTP를 하나씩 넣어주면서 결합을 시켜봄. 그럴 시 랜덤하게 다양한 위치에 ddNTP가 결합되게 되는데, 이 때문에 생성되는 DNA 서열의 길이가 다 다를 것임. 이후 el..

이번 포스트에서는 핵산의 hybridization(혼성화)를 이용한 각종 실험 방법들에 대해 알아보도록 하자. hybridization은 우리가 원하는 표적 target(DNA or RNA)과, 이 target에 상보적인 서열로 이루어진 probe(탐침) 간에 일어나게 되는 결합을 의미함. hybridization을 이용할 시 많은 연구를 수행할 수 있음. southern blots (서던 블롯) 우선 southern blot에 대해 알아보자. 이 때 southern은 처음 개발한 사람의 이름으로부터 유래함. (참고로 뒤이어 보게 될 northern blot, western blot은 처음 개발된 southern blot의 이름으로부터 영감을 얻어 이름붙인 것임) 이 방법은 DNA를 감지하는 방법임. 위..

이번 포스트에서는 DNA, 단백질들을 시각화하기 위해 사용되는 각종 tracer들에 대해 알아보도록 하자. 과거에는 (그리고 사실 현재도) radioactive한 동위원소(방사성 동위원소)를 이용해서 특정 물질을 tracing하는 방식이 많이 이용되었음. 이런 방식을 이용하면 극소량의 물질도 detecting할 수 있음. 그렇다면 radioactive한 동위원소를 처리해준 녀석을 어떻게 관찰할 수 있을까. 가장 대표적으로 사용할 수 있는 방법 중 하나가 autoradiography임. 위 그림과 같이 DNA 중 특정 부분을 32P로 동위원소 표지한 후 electrophoresis해줌. 이후 x-ray film(감광필름)에 분리가 완료된 gel을 1시간에서 하루 사이 시간 동안 노출시켜줌. 그러면 labe..

이번 포스트에서는 DNA, 혹은 단백질을 분리할 수 있는 실험방법들에 대해 알아보도록 하자. 분자생물학적인 실험을 진행하다보면 종종 protein, nucleic acid와 같은 녀석들의 mixture(혼합물)가 얻어짐. 이 때 protein은 cellular extract로부터 정제되어야 비로소 연구에 사용 가능함. 또한 nucleic acid의 경우에도 purify가 필요함. protein, nucleic acid 등을 분리하기 위해 사용되는 대표적인 방식이 gel electrophoresis(전기영동)임. DNA electrophoresis gel electrophoresis를 이용해서 DNA를 분리하고자 할 때는 녹은 agarose를 적당한 농도로 굳힌 것을 gel로 사용함. 한편 제거 가능한 c..

이번 포스트에서는 단백질을 실제로 세포 내에서 발현시키고자 할 때 사용되는 expression vector (발현 벡터)에 대해 알아보도록 하자. 실제로 cloning 기술을 이용해서 실제로 단백질 product를 합성하는 것에 대한 연구도 활발히 수행되고 있음. 이 때 단백질 합성의 목적은 또 다른 연구에 사용하기 위해서일수도, 상업적으로 이용하기 위해서(대표적인 예가 인슐린)일수도 있음. 단백질 합성을 목적으로 하는 cloning에서는 expression vector라는 특수한 vector를 사용함. 이 때 expression vector는 매우 강한 promoter를 사용하므로 엄청난 수율의 단백질 합성물을 얻어낼 수 있음. 그러나 무조건 단백질을 엄청 많이 합성한다고 해서 마냥 좋은 것은 아님. ..

이번 포스트에서는 분자생물학의 핵심 실험 방법 중 하나인 PCR에 대해 알아보도록 하자. PCR은 DNA의 특정 부분을 증폭하거나, cloning 이후 DNA 조각의 양을 정량하는 데 많이 사용됨. 이 기술은 Kary Mullis가 1980년대에 처음 개발하였으며, 그는 이 업적으로 이후에 노벨상을 수상함. 처음 PCR이 개발되었을 때는 온도를 변화시키는 매 단마다 계속 DNA polymerase를 넣어줬었음. 그러나 열수구에 사는 고세균으로부터 heat-stable polymerase를 발견함에 따라 이를 이용해서 PCR을 완전히 자동화하는 데 성공함. 위 그림과 같이 98도의 고온(DNA 이중가닥 분리), 65도의 저온(primer의 결합), 72도의 중온(DNA polymerase에 의한 합성)을 ..

이번 포스트에서는 genomic library에 대해 알아보고, 뒤이어 cDNA cloning에 대해 알아보도록 하자. 특정 species의 genome 전체를 포함하는 것이 바로 genomic library임. 사람의 경우 유전체 전체의 크기가 3 X 10^9 bp정도이므로, 한 phage 당 20kbp를 담을 수 있다는 가정 하에 대략 1.5 X 10^5개의 clone을 만들면 genomic library를 만들 수 있음. 일단 이렇게 genomic library를 만들어놓으면, 우리가 관심 있는 gene이 어디 있는지를 search하는데 활용할 수 있음. (찾은 이후에는 그 gene을 이용한 연구를 수행할 것임) 그렇다면 우리가 원하는 gene이 어디 있는지를 어떻게 찾을 수 있을까. 위 그림에서 ..

이번 포스트에서는 저번 포스트에 이어서 cloning을 위해 매우 중요한 요소 중 하나인 vector(벡터)에 대해 알아보도록 하자. vector는 DNA carrier로 기능할 수 있는 녀석들을 통칭하는 용어이며 대표적인 vector로 plasmid, phage 등이 사용됨. 구체적으로 vector는 아래와 같은 조건을 만족해야 함. 1) origin of replication이 있어야 함. : 이 것이 있어야 재조합된 DNA를 계속 복제해낼 수 있을 것임. 2) selectable marker(선별을 위한 마커)가 있어야 함. : 재조합이 잘 수행된 plasmid와 그렇지 않은 녀석들을 구분하기 위해서 (앞서 본 streptomycin 저항성과 같이) selectable marker가 필요함. 3) ..

이번 포스트에서는 분자생물학 연구에 있어 필수적인 실험 기법인 cloning(클로닝)에 대해 알아보도록 하자. gene cloning은 분자생물학에 있어 매우 중요한 기술 중 하나인데, 특히나 과학자들이 특정 gene에 관심이 있을 때 이 gene을 엄청나게 많이 만들어내고자 하는 경우 gene cloning을 많이 사용함. 이 때 gene cloning에서는 일반적으로 eukaryotic gene을 작은 bacterial or phage DNA에 삽입한 후 이를 다시 bacterial host에 넣는 방식의 실험을 많이 수행함. restriction endonuclease (제한효소) restriction endonuclease는 1960년대 후반에 E. coli에서 처음 발견되었음. (E. coli는..

이번 포스트에서는 유전자의 기능과 특징에 대해 알아보도록 하자. 위 그림처럼 DNA중 gene으로 기능하는 부위, 그 중에서도 template strand로부터 mRNA가 transcription(전사)되고, mRNA 내부의 codon들이 담고 있는 정보가 ribosome에서 translation되어 protein이 만들어짐. (이 때 DNA 중 transcription되지 않는 부위를 nontemplate라고 부름) gene에서 protein으로의 연결고리에 해당하는 녀석이 messenger(m)RNA라는 사실은 1950~1960년대에 밝혀짐. 그 이전에도 DNA는 nucleus에 있고 단백질은 cytoplasm에 있으므로 이 둘 사이를 이어줄 중간 운반체가 존재할 것이라는 것은 예상 가능했음. 이 때..