[Gene Cloning and DNA Analysis] Why Gene Cloning and DNA Analysis are Important - 1부

초창기 유전학의 발달(The early development of genetics)

초창기 30년 동안 유전학은 놀라운 속도로 성장하였다. 그러나 1940년대까지 gene의 분자적 특징에 대한 실질적인 이해는 없었다. 1920년대 말부터 1950년대 초에 걸쳐 Griffith, Avery, Hershey &Chase에 의한 실험을 통해 누구나 DNA가 유전물질임을 믿게 되었다.

1952년과 1966년 사이에는 DNA구조가 밝혀지고[J. D. Watson &F. H. C. Crick, Nature (April, 2, 1953) “Molecular Structure of Nucleic Acids, A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid”] 유전암호가 해독되고 전사와 번역과정이 묘사되었다.

1903 W. Sutton	유전자들이 염색체에 존재함을 제안
1910 Morgan	유전자 지도화를 위한 기술들을 개발
1944 Avery et. al.	DNA가 유전 물질임을 입증
1952 Hershey and Chase

유전자 클로닝의 출현

1960년대 후반까지 gene을 더 자세히 연구하기 위한 정교한 실험기술이 없었다. 1970년대에 들어와서 재조합 DNA 기술, 유전자 조작 기술 등 새로운 기술이 개발되어 새로운 혁명기를 맞이하였다.


1. 재조합 DNA 기술
유전자 클로닝(Gene cloning), 유전자 조작 기술 → 생물공학

특정 생물체의 관심 있는 DNA를 떼어내어 다른 DNA(벡터)에 끼워넣는 기술, 이후 다른 생물체에 삽입시켜 DNA를 발현시키고 자손 세대에 유전시키는 단계까지 포함한다.

유전자 클로닝이란 무엇인가 ?(What is gene cloning?)

유전자 클로닝(Gene cloning) 실험에서 기본적인 단계는 다음과 같다. 키메라(Chimaera) 또는 재조합 DNA분자를 만들어내기 위해 클로닝될 유전자를 가지고 있는 DNA단편을 벡터라 불리는 원형의 DNA분자 내부에 삽입시킨다. 벡터(Vector or Vehicle)는 숙주세포 안으로 유전자를 이동시키는 운반체 역할을 한다. 

숙주세포내에서 이 벡터는 복제되어 동일한 수많은 복사본(copy)이 만들어진다. 숙주세포가 분열할 때 재조합 DNA분자의 복사본들은 자손세대로 이동하여 다시 벡터의 복제가 일어난다. 수많은 세포분열 후에, 동일한 숙주세포의 콜로니(colony) 또는 클론(clone)이 생성된다. 클론의 각 세포는 재조합 DNA분자의 하나 이상의 복사본을 가지고 있다. 지금, 재조합 분자에 존재하는 유전자가 클로닝되었다고 말한다.

1.  유전자 클로닝의 단계들

1) 재조합 DNA 분자의 제조하는 단계

① DNA(vector & foreign DNA)를 준비하는 단계

② 동일한 효소를 사용하여DNA를 제한효소처리하는 단계

③ 전기 영동법에 의해DNA 단편을 분석하는 단계

④ DNA 단편들을 서로 연결시키는 단계(DNA ligase에 의한 연결)

2) 형질전환(Transformation : 숙주 세포 안으로 이동시키는 단계)시키는 단계

3) 재조합 DNA 분자를 '복제'를 통해 증폭시키는 단계

4) 숙주 세포를 분열시키는 단계

5) 수많은 세포 분열을 통해 클론을 생성시키는 단계

6) 재조합 DNA 분자를 가진 세포를 동정하는 단계

Fig. 1 The basic steps in gene cloning.

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