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재조합 DNA(Recombinant DNA)Edit

재조합 DNA는 molecular cloning 과 같은 유전자 재조합 방식을 통해 실험실에서 다양한 유전물질을 조합하여 만들어진 DNA이다. 이 DNA는 다른 생명체에서는 보이지 않는 순서를 가지기도 한다. 재조합 DNA는 모든 생명체로부터의 DNA가 같은 화학적 구조를 가지기 때문에 가능하다. 

IntroductionEdit

Mechanism of Recombination01:13

Mechanism of Recombination

재조합 DNA 분자들은 다른 두 종에서 추출한 유전자로 만들어진다고 하여 키메라 DNA라고 불리기도 한다. 재조합DNA 기술은 회문식 배열(앞에서 읽으나 뒤에서 읽으나 똑같은 배열 구조. 예를 들어 ATTGTTA) 을 사용하여 끈적끈적하고 뭉툭한 말단 구조를 만들어낸다.

재조합DNA를 만들기 위한 DNA 구조는 어떤 종으로부터 유래되어도 상관없다. 예를 들어, 박테리아의 DNA에 식물 DNA가 들어가거나, 사람의 DNA가 이끼류의 DNA에 들어가도 된다. 게다가, 존재하지 않는 DNA 구조를 화학적으로 합성해낼 수도 있으며, 이를 재조합에 사용할 수도 있다 .재조합 DNA 기술과 합성 DNA를 사용함으로써, 말 그대로 어떤 DNA라도, 살아있는 생명체에 재조합될 수 있는 것이다.

재조합 DNA의 발현에 의해 생명체 안에서 생겨난 단백질을 재조합 단백질이라고 한다. 단백질을 암호화하는 재조합 DNA가 숙주 생명체에 조합되었을때, 꼭 재조합 단백질이 생성되는 것은 아니다. 외계 단백질의 발현은 독특한 Expression vector와 외부의 coding sequence를 통한 구조의 재편성이 필요하다.

재조합 DNA는 시험관 내에서 인공적으로 만들어지는 유전자의 재조합과는 다르다. 후자는 모든 생명체에 있는 현존하는 DNA들을 섞어 만들어내는 정상적인 생물학적 과정이기 때문이다. 

재조합 DNA의 제작Edit

Molecular cloning은 재조합 DNA를 만들기 위한 연구방법이다. 이는 특정 DNA 서열을 복사하기 위해 가장 많이 쓰이는 두가지 방법 중 하나(다른 하나는 폴리머레이스 연쇄 반응이다)이다. 두 가지 방법의 근본적인 차이는 molecular cloning의 경우 살아있는 세포 내에서 복제가 이루어진다는 점이며, PCR의 경우에는 실험관 안에서 세포와 상관 없이 복제가 이루어진다는 점이다.

재조합 DNA의 형성은 cloning vector와 세포 내에서 복제될 DNA 분자를 필요로 한다. 벡터들은 보통 플라스미드나 바이러스에서 유래되며, 복제를 위해 필요한 유전적 신호와 외부 DNA의 삽입을 위

Gene cloning.png
해 필요한 요소들을 포함하는 DNA 조각이다. molecular cloning을 위한 벡터의 선정은 숙주 생물과 복제될 DNA의 크기, 그리고 어떻게 외계 DNA가 발현될 지에 영향을 받는다. DNA조각은 다양한 방법에 의해 조합될수 있다. 예를 들면, 제한효소와 리게이스를 통한 복제나 Gibson assembly가 있겠다.

표준 복제 규칙에 따르면, DNA의 복제는 본질적으로 7가지의 단계를 포함한다:

1) 숙주 생물과 Cloning vector의 선정

2) 벡터 DNA의 준비

3) 복제할 DNA의 준비

4)재조합 DNA 완성

5)숙주생물로의 재조합 DNA 삽입

6)재조합 DNA를 포함하는 생물의 선정

7)DNA삽입이 이루어진 클론들과 생물학적 특성들에 대한 검사

재조합 DNA(유전자 재조합) 연구사례Edit

1.지뢰 탐지 식물Edit

2004년, 덴마크 코펜하겐의 생명공학 벤처기업인 아레사 바이오디텍션(Aresa Biodetection)사는  지뢰를 탐지할 수 있는 GM 애기장대를 개발하였다. 애기장대가 지뢰가 매설된 토양 위에 자라게 되면 3-5주 안에 잎이 초록색에서 붉은색으로 변햐게 된다. 이는 가을에 단풍이 드는 것과 같은 원리로, 아레사 바이오디텍션사의 연구진들은 애기장대의 게놈에 단풍철이 아닐 때도 안토시아닌 합성 유전자가 작동하도록 하는 새로운 유전자를 삽입하였다. 이 유전자는 폭발물에서 나오는 이산화질소(NO2) 가스를 감지해낸다. 따라서, 지뢰가 숨겨진 땅에 유전자 변형 애기장대가 심어졌다면 삽입된 유전자가 안토시아닌 합성 유전자를 작동하게 만든다. 그 결과 애기장대의 색이 붉게 변하게 된다.

2.인체 조직형 플라스미노겐 활성화인자 발현과 참외모상근Edit

식물시스템을 활용한 의료용 단백질들을 생산하는 기술이 미래형 기술로 연구되며 주목받고 있다. 인체에 감염할 수 있는 병원원에 대한 오염이 없으며, 프리온과 내독소 물질이 존재하지 않고, 다른 발현 시스템에 비해서 별도의 시설 투자비, 개발비가 들지 않는다는 장점이 있기 때문이다.

인체 조직형 플라스미노겐 활성화 인자(Human tissue-type pasminogen activator(t-PA)는 혈전(thrombus)내에 존재하는 피브린 클랏(fibrin clot)을 제거하는 것을 돕는 효소로, 출혈 등의 부작용이 적은 혈전용해제로 효과가 입증되었다(Collen et al., 1986). t-PA를 뇌졸증, 심근경색과 폐색전증의 치료제로서 사용하기 위해서는 다량의 재조합 단백질과 다양한 발현시스템이 필요하였고, 이에 혈전 용해제(t-PA)를 생산하는 형질 전환 참외 모상근을 개발하여 식물 시스템을 이용한 의약품 제조가 가능함을 보여주었다.


참고 자료Edit

1.Large-Scale Production of Transgenic Hairy Root of Oriental Melon (Cucumis melo) Expressing Human Tissue-Plasminogen Activator  : 제주특별시 농업기술원, 농촌진흥청 국립농업과학원

2.THE SCIENCE: 지뢰 찾는 GM 식물

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