DNA를 vector에 삽입한다고 자꾸 이야기하는데, 그러면 어떻게 삽입하라는 말인가요?

1970년대 쯤 등장한 "유전공학(genetic engineering)"이라는 분야가 있습니다. 요즘도 쓰지만 이 말은 "유전자 재조합 기술(recombinant DNA technology)"를 의미합니다. DNA를 자르고 붙여서 새로운 DNA를 만든다는 말이지요.

가위와 풀을 이용해서 종이를 잘라 붙이는 것과 같습니다. 여기에서 가위에 해당하는 것이 restriction enzyme이고, 풀에 해당하는 것이 DNA ligase입니다.

DNA ligase가 하는 일은 그림과 같이 phosphodiester bond를 연결시켜 주는 것입니다.

그러면 제한효소에 대하여 간단히 살펴보겠습니다.

제한효소(restriction enzyme)

제한효소는 주로 세균이 갖고 있는 DNA를 자를 수 있는 효소(endonuclease)입니다. 이는 세균이 외부 DNA(virus)를 제거하기 위한 수단으로 만드는 것입니다. 세균 자신의 DNA는 methyl화시켜 보호되므로 피해를 입지 않습니다.

Restriction enzyme type II

제한효소에는 type I, II, III가 있으며 실험실에서는 주로 type II를 사용합니다.
이 효소들은 다음과 같은 특징이 있습니다.

1) 이름은 발견된 세균, serotype, 발견 순서로 명명합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

    Hinf III : Hemophilus influenza type f, 세번째(III) 효소

2) 인식부위와 절단부위가 같고 특이적(specific)입니다.

3) Palindrome을 주로 인식합니다.

4) 절단 후 모양은 세가지가 가능합니다.

    5'-overhang cohesive (sticky) end
    3'-overhang cohesive (sticky) end
    blunt end

실제 예를 들어서 보면 이해하기 쉽습니다.

• 5'-overhang cohesive (sticky) end - ex) EcoR I

  5'--GAATTC--3'		5'--G        AATTC--3'
  3'--CTTAAG--5'		3'--CTTAA        G--5'
  

• 3'-overhang cohesive (sticky) end - ex) Sac I

  5'--GAGCTC--3'		5'--GAGCT        C--3'
  3'--CTCGAG--5'		3'--C        TCGAG--5'
  

• blunt end - ex) Sma I

  5'--CCCGGG--3'		5'--CCC       GGG--3'
  3'--GGGCCC--5'		3'--GGG       CCC--5'
  

이러한 제한효소는 catalog 등에 모두 절단하는 위치와 사용하는 buffer가 정리되어 있습니다.

같은 효소로 잘라진 부위는 같은 끝을 가지고 있겠지요. 그러니까 만약 한 DNA를 EcoRI으로 자르고 다른 DNA를 EcoRI으로 잘라서 결합시키면 새로운 재조합 DNA(recombinant DNA)가 만들어지는 것입니다.

그러므로 DNA를 vector에 삽입하기 위해서는 같은 제한효소로 잘라야 합니다.

제한효소의 이용은 무궁무진합니다. 여러 가지 제한효소를 잘만 응용한다면 내가 원하는 construct를 참으로 편리하게 만들 수 있습니다. 여기에 다른 몇가지 효소를 응용한다면 실로 다양한 construct를 만들 수 있습니다. 실험실에서 만드는 오만가지 construct는 모두 이렇게 만듭니다. 얼마나 머리를 잘 쓰느냐에 따라서 성패가 갈리기도 합니다.

제한효소에 대하여 더 자세한 설명을 원하시면 이 홈페이지의 워크샵 교본 [제한효소] 편을 참고하시기 바랍니다.