DNA Restriction enzyme DNA ligase DNA PCR DNA

유전공학 • DNA 변형과 조작 – 유전자 클로닝 • 제한효소(Restriction enzyme)와 연결효소(DNA ligase) • 역전사효소, 벡터 • DNA 증폭 – 중합효소 연쇄반응 (PCR) • DNA 분리 및 분석 • 젤 전기영동법 (Gel electrophoresis) • DNA footprinting (DNA 지문) • DNA 염기서열분석 – Sanger method • DNA 재조합 기술 (Recombinant DNA technology) • 형질전환기술 (Transgenic technology) • 유전자치료법 (Gene therapy), DNA microarray • 유전자 억제 – Antisense, Knock-out

어떤 경우에 다른 DNA 밴드패턴을 보게 되는가? Eco. RI TATAGGAATTCG TATAGGAAGTCATTCG

DNA 변형과 조작 2. DNA ligase 연결효소 • DNA 연결효소는 DNA 조각들을 서로 붙인 다. Used to remove segments of DNA which can be “pasted” into another piece of DNA. 원래의 DNA 조각을 제거한 후, 다른 조각의 DNA를 연결

DNA 변형과 조작 3. Reverse Transcriptase 역전사효소 • 레트로바이러스에서 만들어지는 효소 An enzyme produced by retroviruses • RNA를 주형으로 이중가닥 DNA를 합성 Creates a double stranded DNA molecule from an RNA template • m. RNA로 부터 DNA를 합성 – 상보적 DNA Complementary DNA (c. DNA) is produced when reverse transcriptase creates DNA from purified m. RNA • 인트론이 없음 c. DNA lacks introns

DNA 변형과 조작 4. Vectors 벡터 • 원하는 DNA를 세포 속으로 전달해주는 물질 Molecules that maintain a DNA molecule of interest and carry it into a cell • 박테리아에서 발견된 플라스미드와 레트로바 이러스 게놈이 일반적인 벡터로 쓰임 Plasmids (extra pieces of DNA found in bacteria) and retroviruses are common vectors.

DNA 증폭 (DNA Amplification) 1. Polymerase chain reaction (PCR) 짧은 시간 내에 원하는 DNA를 수백만 벌 복제 Used to produce millions of copies of a target DNA sequence within hours • 가열하고, 식히는 PCR 반응에 필요한 것 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 (d. NTPs; d. A, d. G, d. C, d. T) • Heat stable DNA polymerase (Taq) 내열성 중합효소

DNA의 분리 및 분석 1. Gel electrophoresis 젤 전기영동 • 여러 길이의 DNA 조각을 아가로스 젤에 놓고 전류 공급 DNA fragments of various sizes are loaded into an agarose gel where an electrical current is applied. • DNA는 음전하를 띠므로 양극으로 이동 DNA has a negative charge and migrates towards a positive charge. • 작은 길이의 DNA 조각이 긴 것보다 빠르게 이동 • 염색 후, 밴드 양상을 확인

DNA의 분리 및 분석 2. DNA Fingerprints (DNA 지문법) 제한효소에 의해 잘린 DNA 조각의 패턴이 매우 특이 적 Patterns produced when DNA is cut by restriction enzymes Produced by looking at: • 단일염기다형 – 개인간의 차이가 높은 지역 SNPs (single nucleotide polymorphisms) highly variable regions of genomes which vary from one individual to the next Ø 개개인간의 다른 길이의 DNA 조각

DNA 분리 및 분석 • 반복서열의 비교 Comparison of repeated DNA sequences Ø 반복서열을 가지고 있는 염색체의 특정지역. 반복서열의 숫자가 개인마다 다르다. Certain areas in the chromosomes have repeated DNA sequences. The number of these sequences varies from one individual to the next. Ø 제한효소로 자르면 반복서열의 수에 따라 다른 길이의 DNA 조각으로 Cutting with restriction enzymes will produce different sized fragments depending on the number of repeats.

DNA 분리 및 분석 3. Hybridization 핵산혼성화 겔 상에서 무수히 많은 DNA 밴드로부터 특정 DNA 를 식별 Used to detect a particular DNA segment from multiple bands within a gel • 써던블롯팅은 DNA 밴드를 나일론 막에 옮긴 후 탐지 자에 노출 In Southern blotting, DNA bands can be transferred from a gel to a nylon membrane and then exposed to a probe. Ø 특정 탐지자는 원하는 DNA에 상보적으로 결합 - 핵산혼성 화 Specific probes will base pair to the DNA if interest (=hybridization)

DNA 염기서열분석 (DNA sequencing) DNA분자의 염기서열을 결정하는 방법 The technique used for reading the sequence of a DNA molecule The Sanger Method 생어법 dd. NTP를 이용한 방법 Sequencing on DNA microarrays

DNA 재조합 기술의 응용 Ø Gene therapy 유전자치료법 • 선천적 유전병을 치료하기 위해 체세포의 비정상 유전자를 대체 Replacement of a nonfunctioning gene in somatic cells in an attempt to fix an inborn genetic error. Ø Monitoring gene expression 유전자 발현 탐지 • DNA 칩은 세포 조직이나 다른 조건에서 유전자 발 현 양상을 탐지 DNA chips can be used to monitor gene expression in different cell types or under different conditions.

유전자 억제 (Gene Silencing) 특정유전자를 제거함으로써 유전자의 기능을 규명 Blocking the expression of a particular gene to look for missing functions that correspond to that gene. Ø Antisense technology 안티센스 기술 • m. RNA를 억제하여 단백질 합성을 저해 blocks m. RNA which prevents protein synthesis Ø Knockout technology 유전자 제거 기술 • 상동재조합을 이용하여 유전자 억제 uses homologous recombination to swap a disabled form of a gene for a natural form of the gene