생어 시퀀싱(Sanger sequencing)의 작동원리와 과정, 장점 및 단점

생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 DNA 서열을 결정하는 고전적인 시퀀싱 방법 중 하나로, Frederick Sanger에 의해 개발되었습니다. 이 방법은 DNA의 서열을 알기 위해 중요한 역할을 하였고, 현재까지도 유용하게 사용되고 있습니다.

 

생어 시퀀싱(Sanger sequencing)의 작동 원리와 과정

생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 염기의 순서를 결정하기 위해 DNA 복제과정에서의 디옥시리보스 뉴클레오타이드 체인 종점을 활용합니다. 이 방법은 DNA 템플릿, 프라이머, DNA 폴리머라아제, 뉴클레오타이드 등의 주요 구성 요소로 구성됩니다.

생어 시퀀싱(Sanger sequencing)의 작동 원리는 다음과 같습니다

1. DNA 템플릿 준비: 시퀀싱을 수행할 DNA 템플릿을 준비합니다. 이 템플릿은 복제할 DNA 서열이며, 템플릿은 한 개 이상의 특정한 DNA 조각이 될 수 있습니다.

2. 프라이머 결합: 템플릿의 특정 위치에 결합할 수 있는 프라이머라는 단일 가닥 DNA 조각을 합성합니다. 프라이머는 원하는 서열을 특이적으로 결합시킬 수 있도록 설계됩니다.

3. DNA 복제: DNA 폴리머라아제와 뉴클레오타이드를 함께 반응시켜 DNA 체인을 연장시킵니다. 이 과정에서는 복제 도중 종결되는 체인 종점으로서의 디옥시리보스 뉴클레오타이드를 사용합니다.

4. 체인 종점: 디옥시리보스 뉴클레오타이드는 디옥시리보스의 3'-OH 그룹에 의해 DNA 체인이 연장되다가 중단됩니다. 각 종결되는 체인의 디옥시리보스 뉴클레오타이드는 서열의 특정 염기에 해당하며, 종결된 체인은 서열의 정보를 가지게 됩니다.

5. 분리 및 분석: 체인 종점 과정에서 생성된 DNA 조각들은 크기별로 분리됩니다. 이때, 각 염기에 특이적으로 발색된 형광 또는 방사성 표지를 사용하여 각 종결 체인의 염기를 식별합니다. 분리된 DNA 조각들은 전기영동 또는 질량분석 등의 방법을 사용하여 크기에 따라 정렬되고, 이를 통해 염기 서열을 결정할 수 있습니다.

 

생어 시퀀싱(Sanger sequencing)의 장점

1. 정확성: 생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 높은 정확성을 제공합니다. 이 방법은 신뢰할 수 있는 서열 데이터를 생성하며, 작은 변이나 염기 차이를 탐지할 수 있습니다.

2. 단일 염기 해석: 생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 단일 염기 해석을 가능하게 합니다. 각 종결된 체인에서 한 개의 염기를 식별할 수 있으므로, 특정 지점의 유전자 변이를 정확하게 확인할 수 있습니다.

3. 적은 오류율: 생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 신뢰성이 높은 DNA 복제 과정을 사용하므로 오류율이 낮습니다. 이는 중요한 유전자 분석이나 질병 유전학 연구에서 유용합니다.

4. 상대적으로 저렴한 비용: 생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 단일 샘플에 대한 시퀀싱 비용이 상대적으로 저렴합니다. 작은 규모의 연구나 목적에는 경제적인 선택일 수 있습니다.

 

 

생어 시퀀싱(Sanger sequencing)의 단점

1. 시간 소요: 생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 단일 DNA 서열을 분석하는 데 시간이 많이 소요됩니다. 이 방법은 복제 및 분석 과정이 비교적 번거롭기 때문에 대량의 시퀀싱에는 부적합합니다.

2. 낮은 처리량: 생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 한 번에 작은 수의 DNA 샘플을 처리할 수 있습니다. 따라서 대규모 유전체 연구나 유전체 시퀀싱에는 비효율적입니다.

3. 비용 증가: 생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 대량의 시퀀싱 작업에는 비용이 높아지는 경향이 있습니다. 차세대 염기서열 분석법(NGS, Next generation sequencing) 등의 현대적인 시퀀싱 기술이 등장하면서 비용 측면에서 경쟁력이 떨어지게 되었습니다.

 

요약하면, 생어 시퀀싱(Sanger sequencing)은 정확하고 단일 염기 해석이 가능하며 비교적 저렴한 비용으로 작은 규모의 시퀀싱 작업에 적합합니다. 그러나 시간 소요가 크고 처리량이 낮으며, 대규모 유전체 연구에는 비효율적입니다. 이러한 단점은 차세대 염기서열 분석법(NGS, Next generation sequencing)의 등장으로 극복되었습니다.