유전자 재조합 원리, 특징 및 기술 적용 사례
유전자란 무엇인가?
유전자 재조합 기술이란, 말 그대로 유전자의 핵심요소인 DNA 분자의 재조합 과정을 의미한다.
생물체의 유전자를 입맛대로 자르거나 붙여서 새로운 유전자를 만들 수 있는 기술이다.
1869년 생물학자 겸 의사인 '미셔'라는 사람이 최초로 DNA의 존재를 발견하였다.
그가 백혈구의 핵에서 산성 물질을 분리하여 관찰한 결과 유전자, 즉 DNA가 존재한다는 사실이 확인되었다.
이 물질이 오즈월드 에이버리라는 학자에 의해 1944년 유전정보를 함유하고 있다는 사실이 밝혀졌으며, 이때부터 유전자와 DNA에 대한 관심이 시작되었다.
유전자 재조합 기술의 원리
유전자 재조합 기술은 대략적으로 아래와 같은 방식으로 진행된다.
제한효소로 DNA를 자르고, 연결하는 과정의 컨셉도이다.
1. 제한효소로 DNA 자르기
유전자의 DNA를 자르기 위해서 '제한 효소'라는 것을 사용한다. 제한효소란 특정한 염기 서열을 인식하여 그 부위의 DNA가닥을 절단하는 효소를 말한다.
따라서 유전자 재조합에 사용할 수 있는 제한 효소는 자르고자 하는 염기서열에 따라 많은 종류가 필요하게 되며, 변경하고자 하는 DNA에 맞게 제한 효소를 골라 사용하면 DNA의 원하는 곳을 자를 수 있다.
2. DNA 연결
DNA를 자르는 데 성공했으면, 다시 연결 효소를 사용하여 붙여야 한다. 여기서 서로 다른 제한 효소로 절단하여 말단 부위가 서로 다른 DNA 조각이 되면, DNA 연결 효소로 연결을 할 수 없다.
3. DNA운반체와 숙주세포 적용
DNA연결효소를 활용하여 DNA 운반체를 만들 수 있게 된다. 대장균의 플라스미드가 가장 많이 사용되는 DNA 운반체이며, 숙주 세포는 대장균이다.
플라스미드는 크기가 작아 분리와 조작이 쉽고 세포 내로 쉽게 들어갈 수 있기 때문이다. 이 대장균을 대량으로 배양한다면 재조합 된 유전자 산물을 대량으로 얻게 될 수 있다.
유전자 재조합 기술의 특징 및 적용 사례
제초제에 저항성이 강한 밀인, 혈액 응고 단백질이 함유된 젖을 준비하는 염소 모두 유전자 재조합 기술이 적용된 사례라고 할 수 있다.
이 염소에서 나오는 젖을 먹으면 단백질 결핍으로 혈액응고가 잘 일어나지 않는 환자들에게 도움이 될 수 있다고 한다.
해충 저항성이 강한 옥수수, 잘 무르지 않는 토마토 등도 모두 인공적으로 DNA를 조작하여 만들어진 산물이다.
유전자 재조합 기술은 GMO라고도 불리며, 유전자를 변형하여 보다 더 유리한 조건의 농식물을 만들어낸다는 장점이 있다.
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