DNA를 합성만 한다고 해서 원하는 부분만 얻기에는 어렵습니다.
DNA 중에 원하는 부분이 있다면 그 특정 부분만을 합성하면 좋겠죠? 오늘은 이를 가능하게 하는 PCR 원리에 대해 알아보겠습니다.
PCR 기술은 DNA에서 원하는 부분을 증폭시키는 것을 말합니다. 필요한 재료는 여러가지가 있는데 용어가 어려우니 각각을 먼저 나열을 하고 풀어서 설명 드리겠습니다. 먼저, PCR 재료는 원하는 부분이 들어있는 DNA, Taq DNA 중합효소, dNTP, 두 종류의 프라이머가 필요합니다.
PCR재료에 대해 아주 쉽게 설명드리겠습니다.
1. DNA에는 A,T,G,C 라고 하는 염기들이 있습니다. 염기가 서열을 이루면 (줄 세워지면) 의미를 갖게 되는데, 원하는 염기서열만 증폭시키기 위해선 그 특정 염기서열을 가지고 있는 DNA가 필요하겠죠?
2. Taq DNA 중합효소는 높은 온도에서 생존하는 세균에서 추출한 DNA 중합효소 입니다. DNA를 합성하는 것은 바느질을 하는것과 비슷한데, 여기서 DNA 중합효소라는 것은 DNA 합성 때 필요한 바늘 역할이라고 생각하시면 되겠습니다. '고온'에서 생존하는 세균에서 추출한 이유는 DNA를 합성하기 전에 먼저 2중가닥의 DNA를 '고온에서 분리시켜야 하므로 잘 변성이 안되는' 생물의 것이 필요하기 때문입니다.
3. dNTP는 dATP, dTTP, dGTP, dCTP 4종류의 뉴클레오타이드를 말하는데요. 앞서 설명드렸듯이 DNA에는 A,T,G,C라는 염기들이 있고 사실 DNA는 이 염기들을 포함한 인산-당-염기 구조의 뉴클레오타이드로 이루어져 있기 때문에 DNA를 합성하기 위해서는 A,T,G,C가 붙어있는 뉴클레오타이드가 필요한 것입니다.
4. 프라이머라고 하는 것은 DNA에서 바느질 시작부분의 첫 단추를 끼워주는 역할을 합니다. DNA는 2중 나선구조 입니다. 즉, 2중으로 되어있기 때문에 우선은 각각을 풀어주고 나서 첫 단추(실)가 끼워지고 바늘로 이를 꿰매기 시작하는 것입니다.
프라이머 '두 종류'를 넣어주는 이유는 DNA가 두 가닥으로 분리되어 있으므로 각각의 가닥에 상보적이게 끼워줘야 하는 것이고, PCR 목적에 따라 우리가 원하는 염기서열을 갖는 DNA에 상보적인 것을 넣어줘야 합니다. 그래야 딱 원하는 부분만 얻을 수 있겠죠?
자, 그림을 보면서 정리해볼까요?
"DNA에서 딱 원하는 부분만 얻고 싶을 때 PCR 을 이용하는데, 먼저 DNA를 고온으로 가열하여 2중을 풀어 단일 가닥으로 분리시키고, 온도를 낮춰서 2종류의 프라이머(첫 단추)가 각각의 단일결합에 결합한다. 그리고 바늘역할의 DNA 중합효소가 dNTP들을 이용해서 DNA에 상보적으로 결합시키면(꿰매면)된다"
이것이 PCR 의 원리인 것입니다. PCR이 '중합효소연쇄반응'의 약자인 이유도 이해가 가시겠죠?
이러한 PCR 원리는 어떻게, 그리고 어디에 이용될까요?
유전자 조작 실험을 할 때, 그리고 친자 확인이나 범인 판별을 할 때 우선은 많은 양의 특정 DNA 부분만이 필요하므로 PCR 을 n회 반복시켜서 DNA양을 2의 n배수로 증폭시키는 것이 필요한 것이랍니다.
오늘은 이렇게 생명과학기술의 주요 부분을 차지하는 PCR 원리에 대해 알아보았습니다. 생명공학기술은 매우 다양하고 나날이 발전해가며, 이 기술들을 이용해서 유용한 식품을 생산하기도 하고 암 치료에 대한 해결책도 제시되는 것이 참 신기한 것 같습니다.
감사합니다.
[더 많은 정보 얻기]
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