DNA 추출

3. DNA 추출 방법

일반적인 DNA 추출 방법에는 유기 추출, Chelex 추출, 고체상 추출이 있다.^[21] 이 방법들은 모두 분리된 DNA를 산출하지만, DNA의 품질과 양은 각각 다르다. DNA 추출 방법을 선택할 때는 비용, 시간, 안전성, 오염 위험 등 여러 요소를 고려해야 한다.

여러 생물학적 샘플에 대해 상업적으로 이용 가능한 DNA 추출 키트가 있다. DNA 추출 방법에는 유기 용매 추출, Chelex 추출, 고체상 추출이 있으며,^[8] 이 방법들은 일관성 있게 분리된 DNA를 얻지만, DNA의 질과 양에서 차이를 보인다.

• 유기 추출, Chelex 추출, 고체상 추출에 대한 자세한 내용은 각 하위 섹션을 참고.

3. 1. 유기 추출 (Organic Extraction)

3. 2. Chelex 추출 (Chelex Extraction)

3. 3. 고체상 추출 (Solid-Phase Extraction)

4. 특수 유형의 DNA 추출

특정 유형의 DNA를 추출하는 데에는 특별한 기술이 필요하다. 복잡한 DNA 분리가 요구되는 일반적인 샘플은 다음과 같다:

• 부분적으로 분해된 DNA를 포함하는 고고학 샘플^[26]
• 토양, 남색 및 기타 직물 염료의 부식산, 혈액 내 헤모글로빈 등 후속 분석, 특히 PCR을 억제하는 물질을 포함하는 샘플
• 효모처럼 두꺼운 세포벽을 가진 미생물 샘플
• 여러 출처에서 혼합된 DNA를 포함하는 샘플

4. 1. 고고학 샘플

• 부분적으로 분해된 DNA를 포함하는 고고학 샘플.^[26][13]

4. 2. 억제제를 포함하는 샘플

• 후속 분석 절차, 특히 PCR의 억제제를 포함하는 샘플 (예: 토양의 휴믹산, 인디고 및 기타 직물 염료, 혈액 내 헤모글로빈)

4. 3. 두꺼운 세포벽을 가진 미생물

4. 4. 혼합 DNA 샘플

• 부분적으로 분해된 DNA를 포함하는 고고학 샘플.^[26]
• 토양, 남색 및 기타 직물 염료의 부식산 또는 혈액 내 헤모글로빈과 같은 후속 분석 절차의 억제제, 특히 PCR 억제제를 포함하는 샘플.
• 효모와 같은 두꺼운 세포벽을 가진 미생물의 샘플.
• 여러 출처의 혼합 DNA를 포함하는 샘플.

4. 5. 세포외 DNA 추출

4. 5. 1. Hirt DNA 추출

5. DNA 검출 및 품질 관리

디페닐아민(DPA) 지시약을 통해 DNA 존재를 확인할 수 있다. 이 과정은 DNA의 화학적 가수분해를 포함한다. 산성 용액에서 가열하면(예: ≥95℃), 데옥시리보스 당을 필요로 하는 반응이 일어나므로 DNA에 특이적이다. 이 조건에서 2-데옥시리보스는 w-하이드록시레불리닐 알데히드로 전환되고, 이 알데히드는 디페닐아민과 반응하여 파란색 화합물을 생성한다. DNA 농도는 분광 광도계를 사용하여 600 nm에서 용액의 흡광도를 측정하고, 알려진 DNA 농도의 표준 곡선과 비교하여 결정한다.

핵산 정량을 위해 260 nm 및 280 nm 파장에서 DNA 용액의 흡광도를 측정하여 DNA 순도를 확인한다. 제한 효소로 DNA를 절단하고, 아가로스 젤 전기 영동을 통해 실행한 후, 에티듐 브로마이드(EtBr)나 다른 염색약으로 염색하여 DNA 강도를 알려진 농도의 DNA 마커와 비교하여 DNA를 정량할 수 있다.

서던 블롯 기술을 사용하면, 정량화된 DNA를 PCR 및 RFLP 분석을 통해 추가로 분리하고 검사할 수 있다. 이러한 절차는 게놈 내 반복 서열을 구별할 수 있게 한다. 법의학 과학자들은 이러한 기술을 사용하여 비교, 식별 및 분석을 수행한다.^[7]

5. 1. DNA 검출

5. 2. 품질 관리 기술

6. DNA 보관

DNA 보관은 DNA 추출 과정에서 중요한 부분으로, 이후의 연구를 위해 추출된 DNA의 품질과 안정성을 유지하는 것을 목표로 한다.^[15]

DNA 보관 방법 중 하나는 에탄올 침전법이다. 이 방법은 추출된 DNA에 에탄올과 염화나트륨 또는 아세트산칼륨과 같은 염을 첨가하여 DNA를 침전시킨다. 그 후 원심분리를 통해 DNA를 펠렛 형태로 만들고, 70% 에탄올로 세척하여 남아있는 불순물을 제거한다. 마지막으로 DNA 펠렛을 공기 중에서 건조시킨 후, 트리스-EDTA (TE) 완충액과 같은 완충액에 넣어 보관한다.

다른 방법으로는 DNA를 TE 완충액과 같은 완충액이나 글리세롤, DMSO와 같은 동결 보호제를 첨가하여 -20℃ 또는 -80℃에서 냉동 보관하는 방법이 있다. 이 방법은 DNA의 품질을 유지하고 DNA 분해 효소의 활성을 억제한다.

어떤 보관 방법을 선택할지는 DNA가 사용될 실험에 따라 결정된다. 예를 들어, PCR에 사용될 DNA는 4℃에서 TE 완충액에 보관할 수 있지만, 장기간 보관하거나 운반할 경우에는 -20℃에서 에탄올에 보관하는 것이 좋다. 추출된 DNA는 젤 전기영동이나 분광 광도법 등을 통해 주기적으로 품질과 완전성을 확인해야 한다. 또한, 온도와 습도 등 보관 조건을 기록하고 관리해야 한다.

DNA는 시간이 지남에 따라 분해될 수 있으므로, 장기적인 안정성을 고려하는 것이 중요하다. 따라서 추출된 DNA는 가능한 한 짧은 기간 동안 보관해야 하며, 분해 위험을 최소화할 수 있는 보관 조건을 선택해야 한다.

결론적으로, 추출된 DNA는 이후의 실험에서 안정성과 품질을 유지하기 위해 최적의 조건에서 보관해야 한다.

참조

_[1] 웹사이트 Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) https://www.genome.g[...] 2022-10-23
_[2] 논문 DNA extraction and polymerase chain reaction http://www.jcytol.or[...] 2019
_[3] 서적 DNA Extraction - an overview {{!}} ScienceDirect Topics https://www.scienced[...] Elsevier Science 2020-10-05
_[4] 논문 Development and Optimization of a Silica Column-Based Extraction Protocol for Ancient DNA 2022-04-13
_[5] 논문 Evaluation of DNA extraction kits for molecular diagnosis of human Blastocystis subtypes from fecal samples 2011-10
_[6] 논문 Comparison of Six Commercial DNA Extraction Kits for Recovery of Cytomegalovirus DNA from Spiked Human Specimens 2000-10
_[7] 웹사이트 DNA Extraction https://serc.carleto[...] 2022-10-09
_[8] 서적 Forensic DNA Biology
_[9] 서적 Forensic DNA typing : biology, technology, and genetics of STR markers Elsevier Academic Press 2005
_[10] 논문 A procedure for the isolation of deoxyribonucleic acid from micro-organisms
_[11] 논문 A protocol for extraction and purification of high-quality and quantity bacterial DNA applicable for genome sequencing: A modified version of the Marmur procedure
_[12] 서적 Forensic biology 2015-03-11
_[13] 논문 Ancient DNA: extraction, characterization, molecular cloning, and enzymatic amplification 1989-03
_[14] 논문 A simple plant high-molecular-weight DNA extraction method suitable for single-molecule technologies 2020
_[15] 논문 Long term conservation of DNA at ambient temperature. Implications for DNA data storage 2021-11-11
_[16] 논문 Appendix S2: DNA extraction method and DNA quality
_[17] 논문 Quality control of biotechnology-derived vaccines: technical and regulatory considerations https://www.scienced[...] 2002-11-01
_[18] 논문 Quality control on the frontier 2014
_[19] 저널 Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research 2008-01
_[20] 저널 Evaluation of DNA extraction kits for molecular diagnosis of human Blastocystis subtypes from fecal samples 2011-10
_[21] 서적 Forensic DNA Biology https://archive.org/[...]
_[22] 서적 Forensic DNA typing : biology, technology, and genetics of STR markers Elsevier Academic Press 2005
_[23] 저널 A procedure for the isolation of deoxyribonucleic acid from micro-organisms
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_[27] 저널 A simple plant high-molecular-weight DNA extraction method suitable for single-molecule technologies 2020