[분자생물학]DNA 추출 원리 및 방법

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의학, 자연과학을 전공으로 하는 학생들에게 유용한 정보입니다.

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DNA의 추출

유전자를 공학적으로 이용하기 위한 DNA에는 우선 클론할 대상 유전자와, 플라스미드 DNA 및 탐균체 DNA가 있으며, 탐균체 DNA를 추출할 때는 특히 캡시드의 제거 과정을 거쳐야한다. 다만 앞에서 본 바와 같이 대장균에서 분리한 복선 복제형(double stranded replicative form) M13-DNA는 세균의 플라스미드처럼 캡시드가 없다.
클로닝 할 대상 DNA를 추출하기 위한 첫 단계로 배양된 어떤 세균으로부터 세포 추출물을 제거할 때에는 세균의 부피를 가능한 한 줄이는 것이 처리에 편리하므로, 배양된 세균 세포를 8000rpm에서 10분간 원심 분리하여 세균 침전물을 농축한다.
세포 내용물을 방출하기 위해 세균 세포를 파괴시키는 방법에는 기계적인 힘을 이용하는 물리적 방법과 세포를 화학 물질에 노출시켜 세포벽을 용해시키는 화학적 방법이 있다. 사용되는 시약은 세균의 종류에 따라 다르지만 대장균이나 그와 유사한 미생물의 경우에는 라이조자임(lysozyme)과 EDTA를 사용하고 있다. 라이조자임은 세균 세포 보호막의 고분자 구조를 분해하고, EDTA는 세포 보호막 유지에 필수적인 마그네슘을 제거하며 세포 내의 DNA 분해 효소의 활성을 억제한다. 황산 염화 도데실(sodium dodecyl sulfate: SDS)과 같은 계면 활성제(detergent)를 함께 사용하면 지질 분자를 제거하여 세포막의 용해 과정을 촉진하여 세포막의 파괴가 용이하도록 한다. 특히 동물의 세포는 세포 외피가 없기 때문에 SDS 만으로도 제거할 수가 있다.
세포를 용해한 다음 부분적으로 용해된 세포벽 같은 불용성(insoluble) 세포 잔사물(cell debris)은 원심 분리하여 제거함으로써 세포 내용물로 이루어진 상청액을 추출한다.
추출된 상청액이 포함하고 있는 여러 성분 중에서 DNA 만을 정제하기 위해서는 우선 프로네이즈(pronase)나 단백질 분해 효소 K (proteinase K)를 이용하여 세포 추출물을 처리하여 펩타이드 중합체(polypeptides)를 절단해서 작은 단위로 만든 다음, 유기 용매(organic solvent)인 페놀(phenol) 또는 페놀과 클로로포름(chloroform)을 1:1로 혼합한 용액을 가하여 원심 분리한다. 이를 이용하면 DNA와 RNA와 같은 비교적 분자량이 적은 물질은 상청액에 포함되고, 기타 단백질은

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