DNA 손상(Unzipping the helix), DNA 복제 PCR과정 간략 설명

>> DNA 손상(Unzipping the helix)

이중나선 DNA에다가 온도를 높이거나 pH 높이면 두 가닥에서 한 가닥으로 denature하게 된다.하지만 다시 온도를 낮추거나, pH를 낮추게 되면 원래의 DNA 이중나선으로 돌아오기 때문에 DNA의 손상 및 재결합은 reversible하다!  

참고로 온도를 천천히 낮춰야하지 빠르게 온도를 낮추게 될 경우, 완벽하게 돌아오지 않을 수 있다. 온도를 통한 denature는 염기(bases)간의 수소결합을 방해하기 때문에 한 가닥으로 떨어지게 되는 것이다. 이때 온도는 Tm이라 부르는데, 즉 melting temperature를 뜻하며 각 생물마다 두 가닥에서 한 가닥으로 떨어져나갈때의 온도는 다르다.    

 

 

Q. 둘 중 어느 쪽 결합이 더 높은 Tm을 가질까?

1) 5’-AAATT-3’ / 3’-TTTAA-5’          2) 5’-GGGCT-3’ / 3’-CCCGA- 5’ 

풀이) 저번 포스팅에서 살펴보았듯이 bases끼리 수소결합을 통해 DNA 가닥끼리 연결하게 되는데 A(adenine)는 T(Thymine)과 2개의 수소결합을, G(guanine)은 C(Cytosine)과 3개의 수소결합을 한다. 이때 3개의 수소결합이 2개보다 더 강하기떄문에 많은 수소결합이 있을수록 melting temperature는 더 높아야한다. 따라서 A와 B의 수소결합이 몇개인지 개수를 세어보면 알 수 있다.  1은 10개의 수소결합이, (2x5), 2는 14개의 수소결합이 (3x4+2) 있으므로 2의 경우 denature하기 위해 더 높은 온도가 필요하다.

이렇게 온도에 의해 DNA 선이 붙었다 떨어졌다를 이용해 DNA를 복제할 수 있는데 그 과정을 PCR과정이라 한다.

 

 

 

>> DNA 복제 (PCR 과정) 

DNA 두 가닥이 각각 새로운 가닥을 만들어서 4가닥이 되는게 DNA 복제다. 새로생긴 DNA의 절반은 원래의 것이고 나머지 절반은 새로 만들어진것이기에 DNA 합성을 semiconservative (반보존적인) 복제라고 한다.

PCR을 하기위해 target DNA, DNA polymerase(중합효소), primer(복제 시작지점을 정함), DNA 합성제료인 뉴클레오타이드가 필요하며, 과정으로는 denaturation(열을 가해 수소결합을 끊어 분리시작), Annealing (Primer와 DNA결합), Extension(새로운 DNA 합성과정) 이렇게 세 단계를 거치게 된다. 이걸 반복적으로 했을 경우 DNA가 증폭(양이 많아짐)되기 때문에 아주 소량의 DNA라도 유전자 검출이 가능하다!