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- 국내산라이츄
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타이틀 다시 그러야 하는데 귀찮긔...
여튼 간만에 연재하네요. 하하
1. 시퀀싱이 뭐죠?
우리 몸에는 DNA가 들어있습니다. 그리고 센트럴 도그마에 의해 최종 산물로 단백질이 나오고 각자 위치로 배송까지 되면서 제 기능을 하게 되죠. 이 DNA의 염기서열을 알아보는 과정이 시퀀싱입니다. 왜, 여러분도 들어보신 적 있을거예요. 인간의 염기서열 지도가 완성되었다! 그리고 야 다 끝났다 하려던 찰나 에피게놈이 법↘규↗를 날리며 등장했음 그 지도 만드는 데 시퀀싱을 쓴겁니다.
과거에도 시퀀싱 기법은 꽤 있었습니다. 방사능 표지된 염기를 붙인다음에 뭐 지지고 볶아서 잘랐다던가... 형광을 썼다던가... 그 중 하나인 생어좌의 시퀀싱 기법에 대해 알아봅시다.
프레드릭 생어좌가 만든 이 기법의 원리는 간단합니다. PCR을 할 때 뉴클레오티드를 넣어줘야 DNA를 불리는데, 생어좌의 방법에서는 변형된 뉴클레오티드를 사용합니다. 밑에 수산화기가 아예 없어서 뭐 붙을 턱도 없는 ddNTP를 사용하죠. 그러면 중간중간 상보적인 염기에 ddNPT가 붙어서 그 뒤로 연장이 안됩니다. 이런 걸 섞어서 사용하는데
dATP+dTTP+dGTP+ddCTP
dATP+dTTP+dCTP+ddGTP
dATP+dCTP+dGTP+ddTTP
dTTP+dCTP+dGTP+ddATP
요론 식으로 칵테일을 만들어서 씁니다.
생각해보니까 종결로 ddNTP가 또 들어갈 일이 없는데 위키백과 편집자 나와봐.
그러면 예를 들어서 ATTCCGTAG에 dATP+dTTP+dGTP+ddCTP 조합을 쓰게 되면 상보적인 시퀀스가 붙을 때 TAAGGC나 TAAGGCATC 두 개가 나옵니다. 방사능 표지면 이걸 전기영동을 하고, 형광 표지면 다른 방법으로 읽기도 합니다. 전기영동처럼 사이즈가 작은 서열부터 통과하기떄문에 그걸 이용해서 읽는 게 생어좌의 시퀀싱 방법입니다. 단, 한 가지 서열에 대해 네 번 실험을 해야 합니다. 위 조합을 다 해야 시퀀싱이 돼죠.
2. NGS
차세대 시퀀싱이라고 불리는데, 생어좌의 방법은 한 시퀀스를 네 개의 방법으로 다 증폭시킨 다음 지지고 볶아야 하는 반면 이건 동시에 여러 시퀀스(예: 여러 환자)를 병렬로 처리할 수 있습니다. 그리고 진행하면서 결과가 나와요.
보통 세 가지 메소드가 있는데
1. 일루미나 시퀀싱
2. 파이로시퀀싱
3. SMRT(단분자 실시간 시퀀싱)
이렇게 있습니다. 대표격인 회사도 있죠. 물론 세 가지가 각각 장단점이 있습니다.
(위에서부터 대충 모식도입니다)
1. 일루미나 메소드
일루미나가 회사 이름입니다.
일루미나 메소드는 시퀀싱을 진행하기 전에 유리판에 DNA를 고정시켜놓고 그 DNa를 증폭시켜서 클러스터를 만듭니다. 형광을 감지하는 디텍터가 분자단위로 형광 하나 나오는걸 어떻게 잡겠습니까... 여튼 클러스터화 한 다음 형광이 달린 염기를 이용해 분석하게 되는데, 염기별로 색깔이 다릅니다. 즉 네 가지 형광을 각각 염기에 하나씩 붙여놓고 이 색은 아데닌 이 색은 구아닌 이렇게 하는거예요.
2. 파이로시퀀싱
이건 좀 복잡한데... 대략적으로 설명하면 이렇습니다.
1) DNA를 polymerase가 복사할 때 A, T, G, C가 하나씩 순서대로 옵니다.
2) 염기가 결합하게 되면 ppi가 나오는데 APS(ATP sulfurylase)가 adenosine 5´ phosphosulfate를 이용, ppi를 ATP로 바꿉니다. (ppi=pyrophosphate, 인산기 두개가 짝궁입니다)
3) ATP를 이용해 Luciferase가 빛을 냅니다.
4) 걸합하지 않은 염기들은 Apyrase가 분리합니다.
기작까지 들어가면 더 복잡한대 대충 이렇습니다. 물론 염기가 증폭하는 동안 동일한 순서로 순차적으로 들어가야 시퀀싱이 정상적으로 되겠죠? 광신호를 인식하다보니...
3. SMRT(그 중에서도 phospho linked 뭐시기)
이건 위에꺼보단 간단해요. 아 다행쓰 그죠?
포스포 뭐시기가 들어간 거 말고 나노 뭐시기도 있는데 제가 소개할 건 전자입니다. 일단 폴리머레이스가 증폭하는 건 똑같은데, 일루미나 시퀀싱처럼 염기에 각각 다른 형광이 포스포 뭐시기 결합으로 붙어있고 폴리머레이스가 증폭시킬 때 이 형광이 떨어지면서 색깔을 나타냅니다. 그걸 디텍터가 읽는거예요.
3. 어디다 써요?
위에서도 적었듯 사람 염기서열 지도를 이걸로 그렸습니다. 과학상상화 단골
그리고 한가지 용도가 더 있는데, 암 환자의 조직에서 DNA를 뽑아 시퀀싱을 하면 어떤 유전자의 어디가 변이돼서 암이 생긴건지를 알 수 있습니다. 일단 동일한 암이라고 해도 변이된 유전자가 어디냐에 따라 치료할 때 동일한 약을 써도 효과가 없을 수도 있거든요. 억제 유전자가 변이된거냐, 유발 유전자가 변이된거냐, 아니면 어느 유전자의 어디가 어떻게 변이됐느냐 하는 것들을 말합니다.
다음 주제는 멘델좌의 유전법칙입니다.
모동숲때문에 뼈저리게 깨닫고 있는 멘델좌's 유전법칙...
그리고 궁극의 비기 파란 장미 뽑는 법까지... (두둥)
근데 나만 모동숲 하는 거 같은데
