본문/내용
Molecular Biology Experiment Report
Title : Polymerase Chain Reaction (PCR)
- Ploymerase chain reaction (PCR: 중합효소 연쇄반응)
: PCR은 비교적 새로운 기술인데 매우 간단하면서 감도가 높고 응용범위가 넓어 현대생명과학에 서 가장 중요한 테크놀로지 중의 하나로 자리잡았다. PCR은 1980년대 중반에 Kary Mullis에 의해 고안되었다. 이는 DNA 염기서열 분석법과 마찬가지로 유전자 연구와 분석에 새로운 접근을 가능 하게 했다. PCR은 DNA 중합효소의 반응 즉 DNA 복제가 연쇄적으로 일어나는 반응이다. 그러나 세포에서의 복제같이 염색체가 전부 복제되는 것은 아니고 좁은 장소, 한 군데 정해진 곳에서만 일어난다. 그러니까 특정 염기순서만 거듭 복제되는 반응이 된다.
PCR 반응은 주형 DNA, DNA 중합효소, 복제지점을 정하는 프라이머(primer) 그리고 DNA 합성 의 재료인 뉴클레오타이드(nucleotide), 이 네 가지 요소를 필요로 한다. PCR의 시작 재료는 증폭 할 서열을 지닌 DNA이다. PCR을 할 DNA는 종종 세포로부터 추출한 총 genome DNA가 된다. 그러나 PCR은 순수 분리한 DNA를 요구하지 않는다. 또한 세포를 끓여서 얻은 정제를 하지 않은 DNA도 사용될 수 있다. 반응에 사용되는 프라이머에 의해 제한되므로 증폭되어질 서열을 분리할 필요는 없다. PCR에 사용될 DNA의 양은 극히 미량이다. 일반적 실험에서는 전체 genome DNA 인 경우 ㎍정…
이기 때 문에 합성되는 DNA 영역은 프라이머에 의해 결정되어진 특정된 영역이고, 이 영역만이 증폭되어 진다. 프라이머 DNA는 주형 DNA 가닥(역가닥)의 특정 영역 염기서열을 가지고 있고, 그 3`-OH 말단이 다른 프라이머의 방향으로 행하고 있다. DNA 중합효소는 합성반응을 개시할 때에 프라이 머를 필요로 한다. 프라이머는 dNTP의 존재, 특이적인 pH 조건하에서 각각의 프라이머 3`-말단 에 dNMP를 부가시키는 방식으로 반응이 진행된다.
반응에 첨가된 주형 DNA의 양과 증폭된 DNA 절편의 양은 비슷하거나 증폭된 DNA의 양이 적 을 수도 있지만 전기영동을 하면 보이는 것은 증폭된 DNA뿐이다. 사람의 genome은 30억 개의 염기쌍으로 이루어져 비록 그 양이 많아도 많은 수의 절편에 분산되어 있거나 혹은 아예 큰 덩어 리이어서 분리되지 않는 반면 증폭된 절편은 고작해야 수백 염기쌍 밖에 안되고 그 개수가 매우 많으며 겔의 한 군데에 집중되기 때문이다.
생체 내에서 DNA가 복제될 때에는 잘못된 염기를 취하게 될 확률이 1/109 정도로 매우 낮으나 PCR의 경우에는 1/104로 상당히 높은 값을 나타낸다. 따라서 예를 들어 1kb길이의 DNA 단편을 증폭하는 경우에는 10개의 DNA 단편 중 어느 하나의 염기가 잘못될 가능성이 있으며 20개의 DNA 단편 중에서는 두 군데가 잘못될 수 있다. PCR에 의해 증폭시킨 DNA를 사용하여 직접적으 로 염기서열을 결정하는 경우에는 그러한 잘못된 염기는 사실상 문제가 되지 않는다. 특히 PCR의 출발시에 DNA의 분자수가 100개 이상인 경우에는 어느 곳의 염기에 실수가 일어난다 하더라도 다른 99% 이상의 분자 대부분에서 동일한 위치의 염기에 실수가 생길 가능성은 사실상 없으므로 증폭된 DNA 집단의 염기서열 결정의 결과에는 영향이 없다. 단지 아주 미량의 DNA, 특히 만약 한 분자만으로 시작하여 증폭시킨 경우에는 제 1사이클에서 일어난 실수는 분자집단의 1/4에서 그 위치의 염기가 잘못되게