분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2009-12-25 22:48:11 , Hit : 5106
 빠르고, 값싼 DNA 시퀀싱 방법 개발

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-12-21

  
보스턴 대학(Boston University) 연구팀이 실험에 필요한 DNA의 양을 획기적으로 줄임으로 보다 빠르고 보다 값싸게 미래 유전자 시퀀싱을 할 수 있는 방법을 고안해 냈다. 따라서 값이 비싸고, 시간이 많이 걸렸고, 실수가 많았던 DNA 증폭 과정을 생략할 수 있게 되었다. 이번 연구 결과는 Nature Nanotechnology 2009년 12월 20일자 온라인 판에 게재된다. 이번 연구의 책임 연구자인 Amit Meller 교수는 DNA 분자가 실로콘 나노 구멍(nanopores)을 통과할 때, 이를 측정할 수 있는 선도적인 연구에 대해 자세히 기술하고 있다. 이번에 개발된 기술은 바늘에 실을 꿰듯이, 4 나노미터 넓이의 구멍을 통해 기다란 DNA 줄기를 통과시키기 위해 전기장을 사용했다. 나노구멍을 통과하는 단일 DNA 분자를 측정하기 위해 민감한 전기장 측정을 이용하였다.

Meller 박사는 “이번 연구는 기존에 보고된 방법보다 훨씬 적은 양의 DNA 시료를 탐지할 수 있음을 보여주고 있다.”고 말했다. 현재, 게놈 시퀀싱은 DNA 증폭 방법을 이용해 수 십 억개의 분자를 복사해서 분석할 수 있는 시료를 만든다. 하지만 DNA를 증폭하는 시간과 비용, 또한 어떤 분자들은 완벽하지 않다. Meller 박사팀은 길고, 음전하의 DNA 줄기를 붙잡기 위해 나노구멍 주위에 정전기가 흐르게 했다. DNA가 나노구멍으로 들어가기 때문에 복사해야 할 분자의 수는 훨씬 더 적어진다고 박사는 말했다.

새로운 방법을 고안하기 전에, 연구팀은 나노 수준에서 전자-물리에 대한 이해를 해야 했다. 연구팀은 DNA 줄기가 길면 길수록 구멍 안으로 더 빨리 들어간다는 것을 발견했다. Meller 박사는 이번 발견에 매우 놀랐다고 말했다. 연구팀은 만일 좀 더 기다란 스파게티 였다면, 끝을 발견하기가 훨씬 더 어려웠을 것이라고 말했다. 따라서 이번에 연구팀이 발견한 것은 나노구멍 시스템이 긴 DNA 줄기를 탐지하는데 최적화되어 있다는 것을 의미한다.

DNA 증폭 기술은 천 개의 염기쌍 이하 길이의 DNA 분자에 국한되어 있다고 Meller 박사는 덧붙였다. 이번에 개발된 방법은 증폭을 하지 않기 때문에, 비용과 시간, 그리고 DNA 복제 기술의 오류 비율을 줄일 수 있었을 뿐 아니라, 보다 긴 DNA 줄기를 분석할 수 있게 되었으며, 현재 기술보다 훨씬 더 긴 것을 분석할 수 있게 되었다고 말했다.

이 지식을 바탕으로, Meller 박사팀은 이 효과를 최적화하기 시작했다. 연구팀은 나노구멍 주위의 전기장을 바꿀 수 있도록 염의 농도를 바꾸었으며, 이를 통해 DNA를 캡쳐하는 비율을 늘렸다. 또한, 분자 사이의 간격은 짧게 했고, 이로 인해 정확하게 측정하기 위해 필요한 DNA의 양은 줄일 수 있었다고 말한다. DNA는 나노구멍 주변에서 떠 다니는 것이 아니라 구멍 안으로 빨려 들어갔다고 연구팀은 말했다. 시료의 부피를 줄이고 캡쳐되는 DNA의 비율을 늘림으로 기존에 분석하기 위해 필요했던 시료의 양을 1만배 줄였다고 연구팀은 말했다.

[그림] 연구팀이 개발한 전기장을 이용하면 효과적으로 기다란 DNA 줄기를 나노구멍 센서 안으로 들어가게 함으로, 분석에 필요한 시료 양을 획기적으로 줄일 수 있다.  







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