분자생물학

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1. 개요

분자생물학은 생화학과 유전학의 교차점에서 발전한 학문으로, 20세기 과학 기술 발전에 따라 세포 기능의 분자적 메커니즘을 연구하는 것을 목표로 한다. 유전학의 발전과 DNA 구조 발견은 분자생물학의 중요한 이정표가 되었으며, 왓슨과 크릭의 DNA 이중 나선 구조 발견은 분자생물학 발전에 크게 기여했다. 1960년대에는 유전 암호 해독, 센트럴 도그마 확립 등 분자유전학이 발전했고, 1970년대에는 유전자 재조합 기술, DNA 시퀀싱 기술, PCR 기술 등의 개발로 분자생물학 연구가 가속화되었다. 분자생물학은 생화학, 유전학 등 다양한 분야와 연관되어 있으며, DNA, RNA, 단백질 등 분자 수준의 생체 물질을 연구하기 위한 다양한 기법들이 사용된다.

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분자생물학
분자생물학
설명	생물학적 시스템을 분자 수준에서 연구하는 생물학의 한 분야
관련 분야
관련 분야	생화학 유전학
추가 분야	분자생리학, 분자생태학
주요 연구 대상
주요 연구 대상	DNA RNA 단백질 생합성
연구 방법
연구 방법	분자 클로닝 중합 효소 연쇄 반응 (PCR) 전기영동 분자 탐침 현미경 관찰
역사
초기 연구	1930년대에 시작된 생화학, 유전학 분야의 발전
주요 발전	1940년대와 1950년대에 DNA 구조 발견, 유전 부호 해독 1970년대 유전자 재조합 기술 발전
응용 분야
응용 분야	질병 치료 의약품 개발 농업 기술 생명 공학
기타 응용	유전자 치료 유전자 편집 진단 기술
관련 학술지
관련 학술지	Biochemical Genetics Molecular Microbiology
같이 보기
같이 보기	분자생물학자

2. 역사

분자생물학은 생화학과 유전학이 20세기에 발전하며 나타난 교차점에 있다. 이 두 분야는 필수적인 세포 기능의 기초가 되는 분자 메커니즘을 밝히고자 했다.^[9]^[10] 분자생물학의 발전은 새로운 기술의 개발 및 최적화와 밀접하게 관련되어 있으며,^[11] 많은 과학자들의 연구를 통해 이루어졌기에, 이 분야의 역사는 과학자들과 그들의 실험에 대한 이해에 달려 있다.

유전학 분야는 생식과 유전의 기본 규칙, 그리고 유전자의 본질을 이해하려는 시도에서 비롯되었다. 그레고어 멘델은 1866년 완두콩 교배 연구를 통해 유전 법칙을 설명하며 이 분야의 선구적인 업적을 남겼다.^[12] 그가 발견한 분리의 법칙에 따르면, 특정 유전자에 대해 두 개의 대립유전자를 가진 이배체 개체는 이 중 하나를 자손에게 전달한다.^[13] 이러한 멘델의 연구는 멘델 유전학으로 불린다.^[14]

DNA의 구조 발견은 분자생물학의 중요한 이정표였다. 1869년 스위스 생화학자 프리드리히 미셔는 "핵산"이라는 구조를 처음 제안했는데, 이것이 오늘날 DNA(데옥시리보핵산)로 불린다.^[15] 그는 고름이 묻은 붕대의 성분을 연구하며 "인 함유 물질"의 독특한 특성을 확인했다.^[16] 1919년 포이부스 레빈은 효모 실험을 통해 DNA의 "폴리뉴클레오티드 모델"을 제안했다.^[17] 1950년 에르빈 차가프는 핵산의 서열이 종에 따라 다르며, 퓨린(아데닌과 구아닌)과 피리미딘(시스테인과 티민)의 농도가 같다는 차가프의 법칙을 발견했다.^[18]^[15]

1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 로잘린드 프랭클린의 X선 결정학 연구를 바탕으로 DNA의 이중 나선 구조를 발표했다. 이 연구는 모리스 윌킨스와 맥스 페루츠를 통해 전달되었다.^[5] 왓슨과 크릭은 DNA 구조를 설명하고 DNA 복제의 가능한 메커니즘을 추측했다.^[19] 왓슨, 크릭, 윌킨스는 1962년 노벨 생리학·의학상을 수상했다.^[6]

1961년에는 유전자가 단백질을 암호화할 때 DNA의 세 염기가 단백질의 아미노산을 지정한다는 것이 밝혀졌다.^[20] 유전 암호는 삼중항 암호이며, 각 삼중항(코돈)은 특정 아미노산을 지정한다. 코돈은 DNA 서열에서 서로 겹치지 않으며, 고정된 시작점에서 읽힌다. 1962년부터 1964년 사이에는 세균 바이러스의 조건부 치사 돌연변이를 이용하여 DNA 복제, DNA 복구, DNA 재조합 및 분자 구조 조립에 사용되는 단백질의 기능과 상호 작용에 대한 이해가 이루어졌다.^[21]^[22]

2. 1. 창성기

분자생물학이라는 용어는 1938년 워렌 위버(Warren Weaver)가 처음으로 사용하였다.^[59] 당시 양자역학의 발전과 X선 회절 기술의 발달로 물질의 분자구조가 밝혀지면서, 생명 현상, 특히 유전 현상을 분자 수준에서 설명하려는 움직임이 나타났다. 유전의 염색체설은 이미 확립되었고, 초파리를 이용한 유전학 연구가 활발히 진행되었지만, 단백질과 핵산 중 어느 것이 유전 물질인지, 유전자가 구체적으로 무엇을 결정하는지는 불분명했다.

독일을 중심으로 한 물리학자들(미국으로 망명한 사람들도 많았다)도 이 문제에 관심을 가졌는데, 특히 막스 델브뤽(Max Delbrück)은 물리학에서 유전학으로 연구 분야를 바꾸었다. 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger)의 저서 『생명이란 무엇인가』(1944년)는 물리학자의 시각에서 생명관을 서술하여 큰 영향을 주었다.^[60]

델브뤽은 박테리오파지(세균에 기생하는 바이러스)를 연구 대상으로 하는 "파지 그룹"을 이끌었고, 이는 분자생물학 창성에 크게 기여했다. 1940년, 조지 비들(George Beadle)과 에드워드 테이텀(Edward Tatum)은 붉은빵곰팡이를 이용하여 유전자와 단백질 사이에 일대일 관계가 있음을 보였다(일유전자일효소설). 1928년, 프레더릭 그리피스는 폐렴쌍구균의 형질전환 실험을 통해 유전 형질이 전달될 수 있음을 보였다(그리피스 실험).^[61] 1943년, 오즈월드 에이버리(Oswald Avery) 등은 형질전환의 원인이 데옥시리보핵산(DNA)임을 발견했다.^[62]

1953년, 제임스 왓슨(James Watson)과 프랜시스 크릭(Francis Crick)은 DNA 이중나선 구조를 발견하여 유전 현상을 설명하는 획기적인 전기를 마련했다.^[63] 이는 훗날 메셀손-스탈 실험을 통해 반보존적 복제가 증명됨으로써 더욱 공고해졌다.

2. 2. 분자유전학의 발전

1960년대가 되면서 DNA와 단백질 정보를 매개하는 전령 RNA(mRNA)가 발견되었고, DNA 정보와 단백질 구조의 관계, 즉 유전암호가 밝혀졌다. 한편 자크 모노(Jacques Monod)와 프랑수아 자코브(François Jacob)는 세균 연구를 통해 조절 단백질이 DNA상의 유전자에 결합하여 mRNA의 전사를 조절한다는 오페론설을 제창했다.^[64] 이후 고등생물에서도 이와 유사한 전사 인자가 유전자 발현 조절에 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 이처럼 유전 정보는 DNA→mRNA→단백질이라는 방향으로 일방적으로 전달된다는 것이 확정되었고, 이 도식은 '''센트럴 도그마'''(분자생물학의 중심 교리)라고 불리게 되었다.^[65] 그러나 1970년에는 RNA→DNA의 흐름, 즉 역전사가 발견되어 센트럴 도그마의 예외가 존재한다는 것이 밝혀졌다.

2. 3. 신기술과 신분야의 개화

1970년대에는 고등생물도 분자생물학의 연구 대상이 되었다. 이러한 배경에는 눈부신 기술적 진보가 있었다.

1970년대 중반까지 다양한 DNA 효소가 분리되었고, 인공적인 '''유전자 재조합'''이 가능해졌다. 그러나 이로 인한 생물학적 위험의 우려가 지적되어, 아실로마 회의에서의 논의 결과, 과학자들은 엄격한 자율 규제하에 연구를 진행하게 되었다. 유전자 재조합 기술은 분자생물학을 더욱 발전시켰고, 생명공학의 중요한 기둥이 되었다. 이 분야에서 다른 획기적인 기술로는, 70년대 후반부터 발전한 DNA 시퀀싱(생거법에 의해 유전자 배열을 쉽게 결정할 수 있게 되었다)과, 80년대에 개발된 중합효소 연쇄 반응(PCR)이 있다.

1970년대부터 1980년대에 걸쳐, 암 연구를 직접적인 목적으로 하는 동물의 유전자 연구가 추진되어, 많은 암 유전자가 발견되는 동시에, 세포 내 신호 전달 경로가 밝혀졌다.

게놈 프로젝트는 1990년에 시작되어, 2000년에는 인간의 거의 모든 게놈이 해독되었다.

2. 4. 한국의 분자생물학

후쿠자와 준이치(국립유전학연구소 제6대 소장)가 미국에서 귀국한 후, 미국에서 일어난 분자생물학을 이해할 수 있는 연구자를 육성하기 위해 1961년 8월 가나자와대학 의학부 실습실을 이용하여 10일간 제1회 파지 강습회를 개최한 것이 일본 분자생물학 발전의 중요한 계기가 되었다.^[24] 제3회부터 제7회까지의 파지 강습회는 시코쿠의 오사카대학 미생물병연구회 관논지 연구소에서 열렸다. 이 파지 강습회에서 분자생물학을 배운 연구자들을 중심으로 일본 분자생물학 연구의 기반이 만들어졌다.

1978년에는 와타나베 이타루 등을 중심으로 일본분자생물학회가 결성되었다. 당초 회원 수는 600명 정도였고 연례 발표 논문 수도 160편 정도였지만, 1998년에는 회원 수가 1만 명을 넘고 연례 발표 논문 수도 2천 편을 넘게 되었다.

3. 다른 생물학 분야들과의 관계

분자생물학 연구자들은 분자생물학 고유의 기법을 사용하지만, 유전학, 생화학의 다양한 기법들과 아이디어들을 융합하여 발전해나가고 있다. 이들 분야 사이에 정확한 구분을 짓는 것은 사실상 불가능하다.

'''분자생물학'''은 생물학적 현상의 분자적 기초를 연구하는 학문으로, 분자 합성, 변형, 메커니즘 및 상호 작용에 중점을 둔다.^[27]
'''생화학'''은 생명체에서 일어나는 화학 물질과 생명 과정을 연구하는 학문이다. 생화학자들은 단백질, 지질, 탄수화물, 핵산과 같은 생체분자의 역할, 기능 및 구조에 중점을 둔다.^[28]
'''유전학'''은 유전적 차이가 생물체에 어떻게 영향을 미치는지 연구하는 학문이다. 유전학은 돌연변이, 개별 유전자, 유전적 상호 작용이 표현형의 발현에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 예측하려고 한다.^[29]

분자생물학의 많은 부분은 정량 분석을 거치며, 최근에는 생물정보학 및 계산생물학과 같은 컴퓨터 과학 기술을 사용한 많은 연구가 수행되었다. 유전자 구조와 기능을 연구하는 분자유전학은 2000년대 초부터 분자생물학의 가장 중요한 하위 분야 중 하나였다.

세포생물학 및 발생생물학과 같이 분자의 상호 작용을 직접 연구하거나, 집단유전학 및 계통유전체학과 같이 진화생물학에서 집단 또는 종의 역사적 속성을 추론하는 데 분자 기술을 사용하는 분야는 분자생물학의 영향을 받는다. 또한 생물물리학에서 "기본부터" 또는 분자 수준에서 생체분자를 연구하는 오랜 전통이 있다.^[30]

4. 분자생물학에서 사용되는 기법들

분자생물학자들은 1950년대 후반에서 1960년대에 걸쳐 세포 및 기관에서 분자 수준의 구성 물질, 즉 유전암호인 DNA, DNA의 전사체인 RNA, 그리고 단백질을 분리, 정제, 파악하는 기술을 발전시켰다.

분자생물학에서 사용되는 주요 기법들은 다음과 같다.

기법	설명
DNA 추출	DNA를 분리하는 과정
라이브러리 제작	DNA 단편들의 집합을 만드는 과정
클로닝	유전자를 복제하는 기술
전기영동	DNA, RNA, 단백질 등을 크기에 따라 분리하는 기술.
서던 블롯	DNA 샘플에서 특정 DNA 서열을 검출하는 방법. 에드윈 서던이 개발했다.
노던 블롯	RNA 샘플에서 특정 RNA 서열을 검출하는 방법. 패트리샤 토마스가 개발했다.
웨스턴 블롯	단백질 혼합물에서 특정 단백질을 검출하는 방법. 항원-항체 반응을 이용한다.
염기서열 분석	DNA 또는 RNA의 염기 서열을 결정하는 방법
PCR	특정 DNA 단편을 증폭하는 기술
마이크로어레이	다수의 DNA 조각을 배열하여 유전자 발현 등을 분석하는 기술
ChIP	특정 단백질과 결합하는 DNA 서열을 확인하는 방법
ChIP on chip	ChIP과 마이크로어레이를 결합한 기술
정량 PCR	DNA 또는 RNA의 양을 정량적으로 측정하는 기술
파웨스턴 블롯	단백질 간 상호작용을 분석하는 방법
면역침강(IP)	특정 단백질을 항체를 이용하여 분리하는 방법
RNAi	특정 RNA를 분해하여 유전자 발현을 억제하는 기술
형질전환 마우스	외래 유전자가 도입된 쥐
조건부 녹아웃 마우스	특정 조직이나 시기에 유전자가 제거되도록 조작된 쥐
이스턴 블랏팅	단백질의 번역 후 변형을 검출하는 기법
대립 형질 특이 올리고뉴클레오타이드(ASO)	단일 염기 서열 돌연변이를 검출하는 기법

4. 1. Expression cloning

Expression cloning은 단백질의 기능을 알아내는 가장 기본적인 기법 중 하나이다. 먼저 목표 단백질의 아미노산 서열을 암호화하는 DNA를 플라스미드에 복제한다(PCR을 이용하거나 제한 효소를 이용한다.). 이렇게 만들어진 재조합 플라스미드를 expression vector라 한다. 이 플라스미드는 목표 단백질의 생산을 유도하는 데 쓰이는 특징적인 프로모터와 함께 삽입된 DNA가 플라스미드로부터 유실되지 않도록 도와주는 항생제 내성 유전자(antibiotic resistance markers)를 가질 수 있다.

이제 만들어진 플라스미드를 박테리아 또는 동물 세포에 도입한다. 박테리아에 플라스미드를 도입시키는 데는

형질전환(transformation)-DNA를 직접적으로 넣는 방법,
접합(conjugation)-세포 세포간 접촉을 통해
형질주입(transduction)-바이러스를 운반체로 사용.

이 세 가지 방법이 사용된다. 동물세포와 같은 진핵세포의 경우에는 특별히 트랜스펙션(transfection)이라 부른다. 인산화칼슘(calcium phosphate) 트랜스펙션, 전기천공법(electrotransfection), 미세주입법(microinjection) 그리고 리포솜 주입법(liposome injection)등이 대표적인 트랜스펙션 방법이다. 또한 바이러스나 박테리아를 운반자로 사용하여 진핵세포에 DNA를 도입할 수도 있다. 후자의 경우 종종 박토펙션(bactofection)이라 불린다. 박토펙션에는 주로 Agrobacterium tumefaciens라는 박테리아가 사용된다.^[33]^[34] 도입된 플라스미드는 숙주의 게놈에 안정적으로 삽입될 수도 있지만 게놈과는 독립적으로 떨어져서 존재할 수도 있다. 이 경우를 transient transfection이라 한다.

둘 중 어느 쪽이든, 목표 단백질을 암호화한 DNA는 숙주 세포 내에 존재하므로 지금부터 단백질은 발현 가능하다.

프로모터에 결합하여 유전자 발현을 도와주는 다양한 시스템과 특정 신호 전달 물질들이 모두 존재하므로 가능한 것이다.

일단 여기까지 진행되면 이제부터 연구자들은 숙주로부터 대량의 단백질을 추출한다.

연구자들은 추출한 단백질이 다양한 환경에서 활성을 나타내는지 알아보는 실험을 하며, 3차 구조의 연구를 위하여 결정을 만들기도 한다.

제약 산업에서는 목표 단백질에 작용하도록 개발된 신약의 성능을 알아보기도 한다.^[35]

4. 2. 중합효소 연쇄 반응(PCR)

PCR이라고 흔히 불리는 중합효소 연쇄 반응은 DNA를 복제할 때 매우 요긴하게 쓰이는 기법이다. 이 기술은 사람의 게놈과 같이 매우 복잡하며 양이 지극히 미량인 DNA 용액에서 연구자가 원하는 특정 DNA 단편만을 선택적으로 증폭시킬 수 있다. 또한 증폭에 필요한 시간이 2시간 정도로 짧으며, 실험 과정이 단순하고, 전자동 기계로 증폭할 수 있기 때문에, PCR과 여기서 파생한 여러 가지 기술은 분자생물학, 의료, 범죄 수사, 생물의 분류 등 DNA를 취급하는 작업 전반에서 지극히 중요한 역할을 담당하고 있다.

PCR은 특정 DNA 염기서열을 미리 정해진 방식으로 복제하거나 변형할 수 있다. 이 반응은 매우 강력하여, 완벽한 조건하에서는 2시간 이내에 하나의 DNA 분자를 10억 7천만 개의 분자로 증폭할 수 있다.^[36] PCR은 유전자 발현 연구, 병원성 미생물 검출, 유전자 돌연변이 검출, DNA에 돌연변이 도입 등 많은 응용 분야를 가지고 있다. PCR 기술은 DNA 분자의 말단에 제한 효소 자리를 도입하거나 DNA의 특정 염기를 변이시키는 데 사용할 수 있으며, 후자는 부위 특이적 돌연변이 유발이라고 하는 방법이다. PCR은 또한 특정 DNA 단편이 cDNA 라이브러리에 있는지 여부를 확인하는 데에도 사용할 수 있다. RNA 증폭을 위한 역전사 PCR(RT-PCR)과 최근에는 DNA 또는 RNA 분자의 정량 측정이 가능한 정량 PCR과 같이 PCR에는 많은 변형이 있다.^[37]^[38]

4. 3. 겔 전기 영동법

겔 전기 영동법은 겔 매트릭스에 전류를 흘려보내 DNA, RNA, 단백질 등을 분리하는 실험 방법이다. DNA, RNA 그리고 단백질들이 전하를 띠는 성질을 이용하여 전기장내에서 각각을 분리시키는 것이 기본 원리이다. 아가로즈(agarose) 겔을 사용했을 경우에는 DNA와 RNA가 크기에 따라 분리된다. 단백질의 경우는 마찬가지로 크기에 따라 분리되지만 겔로 SDS-PAGE를 사용한다는 차이점이 있다. 또 다른 단백질 분리에는 단백질의 크기와 전하를 모두 이용해 분리하는 2D-gel electrophoresis 가 있다.

젤 전기영동(Gel electrophoresis)은 아가로스 또는 폴리아크릴아마이드 젤을 사용하여 분자의 크기에 따라 분리하는 기술이다.^[39] 이 기술은 분자생물학의 주요 도구 중 하나이다. 기본 원리는 DNA 골격에 음전하를 띤 인산기가 포함되어 있기 때문에 전류를 젤에 가하면 DNA가 전류의 양극 쪽으로 이동하여 DNA 조각을 분리할 수 있다는 것이다.^[39] 단백질 또한 SDS-PAGE 젤을 사용하여 크기에 따라 분리하거나, 2차원 젤 전기영동이라고 하는 방법을 사용하여 크기와 전하를 기준으로 분리할 수 있다.^[40]

4. 4. Macromolecule blotting and probing

고분자 획득 및 판별에는 서던, 노던, 웨스턴, 이스턴 블로팅이 사용된다. 이 기법들의 명칭은 방위를 따온 듯 보이지만, 실제로는 방위와 관련이 없다. 최초로 생물학자 에드윈 서던이 DNA 획득 방법으로 자신의 이름을 딴 서던 블로팅(Southern blotting)을 개발한 이후, 패트리샤 토마스가 RNA를 획득하는 방법을 개발했다. 이후 이 기법은 노던 블로팅(Northern blotting)으로 불리게 되었고, 나머지 웨스턴, 이스턴 블로팅 역시 비슷한 방식으로 이름 붙여졌다.^[43] 이후 이 기법들을 복합하여 응용한 사우스웨스턴(단백질-DNA 혼성), 노스웨스턴(단백질-RNA 상호작용), 파웨스턴(단백질 간 상호작용) 등도 나타났다.

4. 4. 1. Southern blotting

에드윈 서던(Edwin Southern)이 개발한 서던 블로팅(Southern blotting)은 DNA 샘플에서 특정 DNA 서열이 있는지 확인하는 방법이다. 제한효소(제한 엔도뉴클레아제)로 처리한 DNA 샘플을 겔 전기 영동으로 분리하고, 모세관 현상을 이용해 얇은 막으로 옮긴다. 이 막에 특정 서열과 상보적인 탐침(probe)을 처리하면, 탐침은 해당 서열과 결합하여 표지를 나타낸다. 초기에는 방사성 동위원소를 표지에 사용했지만, 현재는 다른 대체 물질들이 개발되었다. PCR과 같이 DNA 샘플에서 직접 서열을 분석하는 기술들이 있어, 서던 블로팅은 실험실에서 자주 사용되지는 않는다. 그러나 형질전환 쥐의 형질전환유전자(transgene) 복제 수를 측정하거나, 배아줄기세포의 유전자 결손(knockout) 연구 등에는 여전히 사용된다.^[44]^[30]

4. 4. 2. Northern blotting

노던 블롯은 여러 RNA 샘플 간의 상대적인 비교를 통해 특정 RNA 분자가 존재하는지 확인하는 데 사용된다. 이는 변성 RNA 젤 전기영동과 블롯을 결합한 것이다. 이 과정에서 RNA는 크기에 따라 분리된 다음 막으로 이동되고, 그 후 관심 있는 서열의 표지된 상보적 서열을 이용해 탐침한다. 사용된 표지에 따라 다양한 방법으로 결과를 시각화할 수 있지만, 대부분 샘플에서 검출된 RNA 크기를 나타내는 밴드를 보여준다. 이러한 밴드의 강도는 분석된 샘플에서 표적 RNA의 양과 관련이 있다. 이 절차는 전사 후 조절이 일어나지 않고 mRNA의 수준이 생성되는 해당 단백질의 수준과 비례한다고 가정하여, 다양한 샘플에서 얼마나 많은 RNA가 존재하는지를 측정함으로써 언제, 얼마나 많은 유전자 발현이 일어나는지 연구하는 데 일반적으로 사용된다. 이는 특정 유전자가 생체 조직에서 언제, 어떤 조건에서 발현되는지 확인하는 가장 기본적인 도구 중 하나이다.^[45]^[46]

4. 4. 3. Western blotting

웨스턴 블랏(Western blot)은 혼합된 단백질에서 특정 단백질의 유무나 양을 알아내기 위해 사용되는 분석 방법이다.^[48] 주로 단백질의 발현 여부를 확인하는 데 사용된다. 서던 블랏(southern blot)과 노던 블랏(northern blot)이 DNA-DNA, DNA-RNA 간의 특이성을 이용하는 반면, 웨스턴 블랏은 단백질-단백질 간의 특이성을 이용하며, 주로 항원-항체(Antigen-Antibody) 반응을 이용한다.

웨스턴 블랏에서는 먼저 단백질을 크기에 따라 분리하는데, SDS-PAGE라는 기법을 사용한다. 분리된 단백질은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 니트로셀룰로오스, 나일론 등의 지지막으로 이동된다. 이 막은 항체 용액으로 처리되며, 관심 단백질에 특이적으로 결합하는 항체는 색깔 있는 생성물, 화학발광, 자동방사선 사진법 등 다양한 방법으로 시각화될 수 있다.^[48]^[49] 종종 항체는 효소로 표지되며, 화학발광 기질이 효소에 노출되면 검출이 가능해진다. 웨스턴 블랏 기법을 사용하면 특정 단백질의 검출뿐만 아니라 정량 분석도 가능하다.^[47]

4. 4. 4. Eastern blotting

이스턴 블랏팅은 단백질의 번역 후 변형을 검출하는 데 사용되는 기법이다.^[50] PVDF 또는 니트로셀룰로스 막에 블롯팅된 단백질은 특정 기질을 사용하여 변형 여부를 조사한다.^[50]

4. 5. Micro Array

DNA 마이크로어레이는 슬라이드 글라스 따위의 판에 단일 가닥의 DNA 조각을 배열해 놓은 것이다. 그 모습이 마치 도서관에 책이 놓여있는 것과 유사해 DNA 도서관이라고 불린다. Array 기법을 통해 작은 슬라이드 글라스 위에 직경 100um인 작은 절편을 대량으로 올려놓을 수 있게 되었다. Array에 사용된 각 절편들은 특정 DNA 서열에 상보적으로 만들어져 서던 블롯과 유사한 원리로 작동한다. Array를 통해 특정 서열의 존재를 확인하려면, 상보서열의 대상 DNA가 있을 것으로 추정되는 조직의 RNA를 가공해야 한다. 우선 조직에서 RNA를 획득한 다음 그 서열을 바탕으로 cDNA(complementary DNA)를 만든다. 그 후 만들어진 cDNA를 array 상에 뿌려주면, 상보서열과 결합하여 표시가 나타난다. 동일한 array를 여러 개 만들 수 있는데, 이를 응용해 여러 개체간 유전자 발현 모습을 비교할 수 있다. 특히 암 조직과 정상 조직간의 비교는 암 연구에 큰 도움이 되고 있다.^[51]^[52]^[53]^[54]

4. 6. 대립 형질 특이 올리고뉴클레오타이드(ASO)

대립 형질 특이 올리고뉴클레오타이드(ASO)는 PCR이나 전기영동 없이도 단일 염기 서열 돌연변이를 찾아낼 수 있는 기법이다. 이 방법은 20~25개 정도의 뉴클레오타이드로 이루어진 짧은 길이로 특수 표지된 탐침을 절단되지 않은 DNA에 뿌려 혼성화시킨다. 탐침은 매우 짧기 때문에 단일 염기 서열에 차이가 있으면 혼성화가 잘 이루어지지 않는다. 이렇게 혼성화되지 못한 DNA는 씻겨나가고 남겨진 탐침은 제거된다. 만약 혼성화가 이루어졌다면, 형광 물질이나 방사성 원소로 표지된 탐침을 통해 실험자는 혼성화 여부를 알 수 있다.

5. 연구 기관

유럽분자생물학연구소

참조

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