유전공학 DNA 변형과조작 유전자클로닝 제한효소 (Restriction enzyme) 와연결효소 (DNA ligase) 역전사효소, 벡터 DNA 증폭 중합효소연쇄반응 (PCR) DNA 분리및분석 젤전기영동법 (Gel electrophoresis) DNA footprinting (DNA 지문 ) DNA 염기서열분석 Sanger method DNA 재조합기술 (Recombinant DNA technology) 형질전환기술 (Transgenic technology) 유전자치료법 (Gene therapy), DNA microarray 유전자억제 Antisense, Knock-out
DNA 변형과조작 1. Restriction Enzymes 제한효소 특정서열 ( 역상보성염기서열 ) 을인식하고 DNA를자른다. 점착성말단을만든다 Recognize specific sequences of DNA (usually palindromes) and make cuts. These cuts usually produce sticky ends 제한효소는주로세균이갖고있는 DNA를자를수있는효소 (endonuclease). 이는세균이외부 DNA(virus) 를제거하기위한수단으로만드는것. 세균자신의 DNA는 methyl화시켜보호.
어떤경우에다른 DNA 밴드패턴을보게되는가? EcoRI TATAGGAATTCATTCG TATAGGAAGTCATTCG
DNA 변형과조작 2. DNA ligase 연결효소 DNA 연결효소는 DNA 조각들을서로붙인다. Used to remove segments of DNA which can be pasted into another piece of DNA. 원래의 DNA 조각을제거한후, 다른조각의 DNA 를연결
DNA 변형과조작 3. Reverse Transcriptase 역전사효소 레트로바이러스에서만들어지는효소 An enzyme produced by retroviruses RNA 를주형으로이중가닥 DNA 를합성 Creates a double stranded DNA molecule from an RNA template mrna 로부터 DNA 를합성 상보적 DNA Complementary DNA (cdna) is produced when reverse transcriptase creates DNA from purified mrna 인트론이없음 cdna lacks introns
DNA 변형과조작 4. Vectors 벡터 원하는 DNA 를세포속으로전달해주는물질 Molecules that maintain a DNA molecule of interest and carry it into a cell 박테리아에서발견된플라스미드와레트로바이러스게놈이일반적인벡터로쓰임 Plasmids (extra pieces of DNA found in bacteria) and retroviruses are common vectors.
DNA 증폭 (DNA Amplification) 1. Polymerase chain reaction (PCR) 짧은시간내에원하는 DNA 를수백만벌복제 Used to produce millions of copies of a target DNA sequence within hours 가열하고, 식히는 PCR 반응에필요한것 Requires the following items which are subjected to cycles of heating and cooling: A target DNA sequence 원하는 DNA 서열 ( 주형 ) Primers 프라이머 DNA nucleotides (dntps; da, dg, dc, dt) Heat stable DNA polymerase (Taq) 내열성중합효소
Polymerase chain reaction (PCR) 중합효소연쇄반응 1983 년뮬리스 세포의복제도구를이용해서 DNA 의특정부위를단시간에수백만배로증폭합석하는기술. 극소량의 DNA 나 RNA 를대량으로증폭가능 PCR 반응에필요한것 : 염기서열일부를알고있는표적 DNA 시발자로불리는단일가닥짧은 DNA 2 개. 이염기서열은표적 DNA 의양끝과상보적. 다량의 4 종류의 DNA 뉴클레오타이드단위분자들 TaqI, 온천에서식하는미생물의 DNA 중합효소. 열에강함.
DNA 의분리및분석 1. Gel electrophoresis 젤전기영동 여러길이의 DNA 조각을아가로스젤에놓고전류공급 DNA fragments of various sizes are loaded into an agarose gel where an electrical current is applied. DNA 는음전하를띠므로양극으로이동 DNA has a negative charge and migrates towards a positive charge. 작은길이의 DNA 조각이긴것보다빠르게이동 염색후, 밴드양상을확인
DNA 의분리및분석 2. DNA Fingerprints (DNA 지문법 ) 제한효소에의해잘린 DNA 조각의패턴이매우특이적 Patterns produced when DNA is cut by restriction enzymes Produced by looking at: 단일염기다형 개인간의차이가높은지역 SNPs (single nucleotide polymorphisms) - highly variable regions of genomes which vary from one individual to the next 개개인간의다른길이의 DNA 조각
DNA 분리및분석 반복서열의비교 Comparison of repeated DNA sequences 반복서열을가지고있는염색체의특정지역. 반복서열의숫자가개인마다다르다. Certain areas in the chromosomes have repeated DNA sequences. The number of these sequences varies from one individual to the next. 제한효소로자르면반복서열의수에따라다른길이의 DNA 조각으로 Cutting with restriction enzymes will produce different sized fragments depending on the number of repeats.
DNA 분리및분석 3. Hybridization 핵산혼성화 겔상에서무수히많은 DNA 밴드로부터특정 DNA 를식별 Used to detect a particular DNA segment from multiple bands within a gel 써던블롯팅은 DNA 밴드를나일론막에옮긴후탐지자에노출 In Southern blotting, DNA bands can be transferred from a gel to a nylon membrane and then exposed to a probe. 특정탐지자는원하는 DNA 에상보적으로결합 - 핵산혼성화 Specific probes will base pair to the DNA if interest (=hybridization)
DNA 염기서열분석 (DNA sequencing) DNA 분자의염기서열을결정하는방법 The technique used for reading the sequence of a DNA molecule The Sanger Method 생어법 ddntp 를이용한방법 Sequencing on DNA microarrays
유전자재조합기술 하나의유전자를단일세포에주입한다 유전자형질전환기술 관심유전자를배우자나수정란에주입, 이로부터발생되는모든세포에지니게된다. 프로모터에따라적절한조직에서발현. 유전자운반방법 : 전기충격, DNA 총지방방울인리포좀안에넣어보내는방법바이러스에감염시켜넣는방법
DNA 재조합기술의응용 Transgenic technology 형질전환기술 전기충격법 (Electroporation): 전기를순간적으로흘려주면세포가일시적으로세포막구멍을열어 DNA 를받아들인다. Transgenic organisms 형질전환생명체 Carry foreign genes 외부유전자를가짐칼시토닌 : 뼈를파괴시키는파골세포 (Osteoclast) 의활동을억제 골다공증치료효과 페튜니아와세균으로부터얻은베타카로틴 ( 비타민 A 전구체 ) 과철을생산하는유전자를포함, 영양결핍을방지하는데중요한역할가능
유전자재조합기술 모델동물을이용해서형질전환. 질환증세요인등을연구 의약품제조 : 형질전환동물의우유나정자에서사람의단백질을분비하게하여다량의정제된약제를얻을수있다. - 형질전환염소는응고촉진제인인간플라즈미노겐을생산한다. 농작물 : 병충해에저항, 형광식물, 헤모글로빈생산, 금쌀 ( 비타민 A 전구체 )
DNA 재조합기술의응용 Gene therapy 유전자치료법 선천적유전병을치료하기위해체세포의비정상유전자를대체 Replacement of a nonfunctioning gene in somatic cells in an attempt to fix an inborn genetic error. Monitoring gene expression 유전자발현탐지 DNA 칩은세포조직이나다른조건에서유전자발현양상을탐지 DNA chips can be used to monitor gene expression in different cell types or under different conditions.
DNA 마이크로어레이 (Microarray) DNA 칩또는마이크로어레이는작은조각의유리, 나일론, 실리콘또는실리카위에정해진위치에심은유전자집합 혈액과같은조직에서 DNA 추출후형광물질 로표지, 칩과반응시키면일치 DNA 가있을 경우형광이변하거나나타난다.
DNA 마이크로어레이 (Microarray) DNA 칩또는마이크로어레이는작은조각의유리, 나일론, 실리콘또는실리카위에정해진위치에심은유전자집합 혈액과같은조직에서 DNA 추출후형광물질로표지, 칩과반응시키면일치 DNA 가있을경우형광이변하거나나타난다. 여러유전자를한번에분석하거나특정유전자의다양한발현을여러조직에서동시에분석 유전체학 (Genomics) 기능유전체학 (Functional genomics) 독성유전체학 (Toxicogenomics) 약제유전체학 (Pharmacogenomics) 구조유전체학 (Structural genomics)
DNA 마이크로어레이 (Microarray) 여러유전자를한번에분석하거나특정유전자의다양한발현을여러조직에서동시에분석 유전체학 기능유전체학 독성유전체학 약제유전체학 구조유전체학
유전자억제 (Gene Silencing) 특정유전자를제거함으로써유전자의기능을규명 Blocking the expression of a particular gene to look for missing functions that correspond to that gene. Antisense technology 안티센스기술 mrna 를억제하여단백질합성을저해 blocks mrna which prevents protein synthesis Knockout technology 유전자제거기술 상동재조합을이용하여유전자억제 uses homologous recombination to swap a disabled form of a gene for a natural form of the gene