DNA 미세배열은 RNA 발현 패턴과 그 외 다른 정보를 제공한다

 

DNA 미세배열은 RNA 발현 패턴과 그 외 다른 정보를 제공한다. (레닌저)생화학 제6판, p337

DNA 라이브러리, PCR 기술 및 부합화 기술이 함께 어우러져서 고안된 기술이 DNA 미세배열이다. 이기술을 이용하면 수천개의 유전자를 속히 동시에 가려낼 수 있다. 길이 상으로는 수십에서 수백여 개의 뉴클레오타이드로 구성된 알려진 유전자의 DNA 조각을 PCR에 의하여 증폭하고, 나노 리터 정도의 적은 양의 DNA 용액을 정확하게 직접시킬 수 있는 로봇을 이용하여 고형 표면에 붙인다. 수천 개의 이러한 점(spot)이 단지 수 평방센티미터 크기의 표면에 미리 디자인된 배열 상에 놓이게 된다. 또 다른 기법은 포토리소그래피(photolishography)를 이용하여 고형 표면에서 DNA를 바로 합성시키는 방법이다. 결과적으로 만들어지는 미세배열은 칩(chip)으로도 불리며, 세균이나 효모의 유전체 또는 더 큰 유전체에서 선택된 유전자 패밀리로부터 유래한 서열들을 포함하게 될 것이다. 일단 제작되면 미세배열은 특정한 세포들 또는 그러한 세포에서 발현되는 유전자를 동정하기 위한 세포 배양으로부터 얻은 mRNA 혹은 cDNA를 탐침으로 사용할 수 있다.

미세배열은 한 생명체에서 발현되는 모든 유전자들에 대한 스냅샷을 제공하여 발생 과정에서 각 단계 또는 특정한 환경 하에서 발현되는 유전자에 대한 정보를 줄 수 있다. 예를 들어, 2가지 다른 발생 단계의 세포로부터 모든 mRNA가 분리되어 역전사효소에 의하여 cDNA로 변환될 수 있다. 형광 표지된 데옥시뉴클레오타이드를 사용하여 하나의 cDNA 시료는 빨간색으로 다른 하나는 초록색으로 만들 수 있다. 두 시료로부터 만들어진 cDNA를 혼합하여 미세배열에 대한 탐침으로 사용한다. 각각의 cDNA들은 미세배열에서 cDNA로 전환된 mRNA를 부호화하는 유전자에 해당하는 하나의 점에만 결합한다. 녹색 형광을 띤 점은 발달 단계에서 좀 더 발현이 많은 mRNA를 나타내고, 붉은색 형광을 띤 것은 다른 단계에서 더 많이 발현되는 mRNA를 나타낸다. 그리고 노란색 형광을 띤 것은 두 단계 모두에서 같은 수준으로 발현되는 mRNA이다. 격자 상에서 원래 각점 내에 집적된 서열의 절대치보다 상대적인 양을 측정하기 위해 2가지 시료를 혼합하여 사용함으로써, 미세배열 안의 점과 점 사이에 있을 수 있는 반응하는 DNA 양의 부정확성에 의해서 생기는 문제들을 보정할 수 있다. 형광이 표시하는 점들은 세포가 채취된 시점에서 세포에서 발현되는 모든 유전자의 스냅 사진을 제공하게 되며, 이는 유전체 규모로 유전자의 발현이 분석됨을 의미한다. 기능이 알져지지 않은 유전자에 대해서는, 그것의 발현 시간과 상황으로 보아 세포에서의 역할에 관한 중요한 단서를 제공한다. 이 기술들은 또한 미세 RNA(microRNA)와 소형 간섭 RNA(small interfering RNA(siRNA))와 같은 많은 형태의 특별한 RNA를 조사할 수 있다.

 

참고자료: (레닌저)생화학 제6판, p337