[Biological]게놈프로젝트의 시작 그 두번째.. DNA 증폭..DNA분석..그리고 로우기버(Lawgiver)..

어제에 이어 오늘은 추출된 DNA를 분석하는 방법을 소개 하겠습니다.

DNA는 너무 작고 너무 길어요

DNA의 크기는 2nm(10억분의 2mm)로 너무 작아 도저히 읽어낼 수가 없습니다.

그래서 똑같은 걸 여러개 복사할 필요가 생겼습니다.

또한 분석해야할 염기의 숫자도 33억개로 너무 길어 한번에 다 읽는 것도 어렵답니다.

그래서 먼저 DNA의 특정부위를 자르는 효소로 DNA를 여러가닥으로 자른 다음 DNA를 증폭하게 됩니다.

DNA를 복사해 볼까요?

노벨상을 받은 캐리 멀리스에 의해 1985년 개발된 중합효소연쇄반응(PCR - Polymerase Chain Reaction)을 이용하면 생각보다 간단하게 DNA를 복사 할 수 있답니다.

PCR은 다음의 과정을 반복하여 DNA를 복사하게 됩니다.

변성(Denaturation)

두가닥으로 연결 되어 있는 DNA에 열을 가하여 상보적으로연결 되어 있는 염기를 떨어지게 합니다.

결합(Annealing)

단일 가닥이 된 DNA에 프라이머(Primer-트랜스포머란 영화의 변신로봇이름과 비슷하네요 ㅎㅎ)란 시발체를 만들어 붙입니다.

이 프라이머는 열쇠로 생각하시면 되고 인위적으로 합성하여 만들어 사용한답니다.

신장(Elongation)

프라이머를 인식하여 프라이머가 붙은 다음 위치부터 시작하여 DNA를 복제하여 이중가닥을 만들게 됩니다.

여기서 프라이머를 인식하고 복제하는 효소가 폴리머라아제(polymerase)라고 하는데 효소는 아시다시피 고온에선 그 역활을 수행하지 못 한답니다.

우리 몸에 열이나면 해열을 시켜야 하는것도 우리 몸의 효소가 기능을 잃지 않게 하기 위함이지요.

하지만 이 폴리머라아제는 고온에서 서식하는 미생물로 부터 만들어져 고온에서도 효소의 역활을 아주 잘 수행하게 된답니다.

이렇게 하면 한개의 DNA이중사슬이 두개가 되겠죠.

이 과정을 수차례 반복하여 2의 n승으로 그 숫자가 늘어나게 되어 약 10만배정도 복사를 하게 된답니다.

DNA를 복사하는 장비가 PCR marchine 인데 그저 온도를 신속하게 올리고 내리며 설정 온도를 유지하는 것만 한답니다.

그럼에도 이 장비 생각보다 비쌉니다. ^^

전기영동(Electrophoresis)을 이용한 DNA 분석

이렇게 복사된 DNA는 -극성을 띠고 있으므로 젤과 같은 성분에 넣고 전류를 흐르게 하면 사이즈가 작은 DNA는 멀리 나가고 큰 DNA는 멀리 전개되지 못하는 원리로 DNA를 분석하게 된답니다.

젤(아가로스겔이라고 합니다) 같은 판에 홈을 낸 부분에 DNA를 넣습니다.

전류를 일정시간 흐르게 한뒤 확인하는 모습인데 파란색 흐릿한 밴드 모양은 전기영동 진행 상태를 육안으로 보여주는 것으로 이 밴드가 DNA의 전개 상태를 보여주는 것이랍니다.

전기영동이 끝난 뒤 DNA를 염색하는 형광물질(DNA를 염색한다는건 DNA에 영향을 주는것이므로 이 물질은 1급 발암물질이라 조심해서 사용해야 합니다)로 처리한 뒤 밴드모양으로 전개 된 DNA를 자외선램프로 확인(형광물질은 가시광선에선 안보인 답니다)하는 모습입니다.

이렇게 확인된 DNA 밴드의 형태 수천가지를 일일이 비교 분석하며 짜 마추기를 하여 염기서열을 확인하게 됩니다.

전기영동법은 시간과 노력이 많이 드는 반면 DNA Sequencer라는 장비를 이용하여 염기서열을 간단히 읽어 확인할 수 있습니다.

장비 가격이 억대가 넘으니 좀 비싸다는게 문제네요. ㅎㅎㅎ

이 장비는 염기(A, G, C, T) 각각에 서로다른 색의 형광물질을 붙여 이를 읽어내는 원리로 분석하는 장비랍니다.

현재 많은 분석장비 제조 회사들이 DNA 자동분석기를 개발하여 한번에 DNA의 염기서열을 확인하는 장비도 나와 있다 하네요.

이 분석장비는 무지하게 탐나는데 엄두도 못냄 ^^

다소 복잡하고 정말 단순한 일을 안해도 되니 세상 참 좋아진거죠 ㅎㅎㅎ

앞으로 이와같이 복잡하고 시간이 걸리는 DNA의 분석과정을 순식간에 해결 할 수만 있다면 홍채인식이니 지문인식이니 하는 개인식별 시스템을 대체 할 수 있게 되어 각종 인증이나 보안 시스템에도 혁명이 올것 같습니다.

내가 나임을 객관적으로 증명할 방법이 신분증이나 가족, 지인의 증언 등등인데 이것도 사실 다 조작 될 수 있는것 아닐까요?

내가 나임을 증명할 길이 냉정히 생각하면 별로 없네요..

그저 유전자만이 나를 확인해 줄 수 있는 유일한 길인것 같습니다.

유전자도 복제할 수 있다구요?

하긴 복제인간이 나올 수도 있으니 ㅎㅎㅎ

하지만 복제 하기엔 돈도 많이 들고 쉽지도 않아 개인식별 시스템 중엔선 가장 안전할거란 생각이 듭니다.

예전 영화중 져지드래드란 영화가 있는데 그 영화에서 주인공이 사용하는 로우기버(lawgiver : 법이준 총? ^^)란 총이 생각나네요.

총이 주인의 DNA를 인식하여 사용권한을 주더군요.

정말 발상이 대단한 영화였네요.

어려울 수 있는 내용인데 좀더 쉽게 설명할 방법이 없을까 고민을 좀 더 했어야 하는거 아닌가 하는 생각이 듭니다.

지루한 내용 보아 주심에 감사드립니다.

어려운 얘기 어제에 이어 오늘까지 일단 마치고 다음부턴 좀 쉬운 얘기를 해야겠습니다. ^^