[응용생물학] 클로닝(Cloning)
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- 목차
-
1. Cloning의 정의
Clone ; identical하다.
gene cloning이란?
왜 Gene Cloning일까?
Gene cloning의 과정
2. 재조합 DNA
재조합 DNA 기술 정의
클로닝 벡터
Vector의 기능
1) 세포 내에서 자가복제(self-replication)를 한다.
2) 항생제를 이용한 선택(selection)이 가능하다.
3) Multiple cloning site(MCS)를 이용할 수 있게 해준다.
4) Vector 부위를 이용한 DNA sequencing, 단백질 발현 등을 할 수 있게 해준다.
Vector의 종류
1) 플라스미드[plasmid]
2) 박테리오파지[Bacteriophage]
DNA 재조합에 쓰이는 효소
1) 제한효소[restriction enzyme]
2) 연결효소[DNA ligase]
3) polymerase
4) modifying enzyme
5) topoisomerase
3. Cloning과정
1)DNA(vector & foreign DNA)를 준비하는 단계
2) DNA단편을 벡터DNA에 삽입하는 단계
3) 형질전환(Transformation
4) 재조합 DNA 분자를 `복제'를 통해 증폭시키는 단계
5) 숙주 세포를 분열시키는 단계
6) 수많은 세포 분열을 통해 클론을 생성시키는 단계
7) 재조합 DNA 분자를 가진 세포를 동정하는 단계
4. 유전자 Cloning의 중요성
5. 유전자 cloning의 적용분야
6. 유전자 클로닝의 미래
Cloning의 윤리적 논쟁
1) 유전자 조작에 대한 윤리적 평가
2) 배아복제에 관한 찬반 견해
- 찬성
- 반대
- 본문내용
-
1. Cloning의 정의
․ Clone ; identical하다.
ex) Cell clone은 identical한 cell의 집합
Bacterial clone은 같은 형질의 세균들 집합
Human clone은 복제인간
Gene clone은 동일한 유전자의 집합
위의 그림에서와 같이 한 cell에서 배양하여 가득 채운 cell들은 모두 identical하다는 전제하에 실험을 하게 된다. 세포배양의 기술에 따라서 오래 배양하면 조금씩 세포의 성질이 변하기도 하지만, clone이라는 개념은 여기에서 출발하였다. Bacteria도 마찬가지로 한 마리의 bacteria를 배양해서 얻은 균 용액은 모두 같은 bacteria의 형질을 가지고 있다고 볼 수 있다.
최근에 나오는 복제인간도 이런 개념으로 이해하여 영어로 cloned human이란 용어를 사용하게 되었다. 하지만 위에서 설명한 세포나 bacteria에 비하면 사람은 복제인간을 만들어도 똑같은 형질을 나타낼 지는 의문이기 때문에 조금 다른 개념으로 이해해야 한다. 즉, 사람의 경우는 genotype은 같겠지만 phenotype에 대해서는 같아질 지 아직 알려진 바가 없다.
․ gene cloning이란?
위의 개념을 유전자에 응용한 것이 바로 gene clone이다. 세포 실험을 하기 위해서는 동일한 세포의 집합이 필요하듯이, 유전자 연구를 하기 위해서는 동일한 유전자를 다량 가지고 있어야 한다. 이렇게 동일한 유전자의 집합을 만드는 과정이 바로 gene cloning이다. 위의 그림과 같이 insulin 유전자를 포함한 DNA를 100% 동일한 집합으로 얻어내면 insulin gene을 cloning한 것이 된다.
추가적인 내용으로 만약 어떤 단백질의 존재를 알고 있다고 할 때, 우리가 단백질은 알고 있지만 그 단백질을 만드는 유전자를 아직 모른다고 한다면 이 유전자가 어떤 염기서열로 되어 있는지, 그리고 유전자의 구조가 어떻게 되어있는지 밝혀야 한다. 이럴 때 단백질을 만드는 유전자를 알아낸다면(예를 들어 어떤 단백질의 cDNA나 genomic DNA의 염기서열을 알아내었다면) 우리는 그 단백질의 유전자를 cloning했다고 이야기한다. 이런 때 사용하는 cloning의 개념은 단백질의 유전자를 알아내기 위해서 gene cloning의 방법을 사용하기 때문에 나오는 것이다. 논문을 볼 때 "Cloning of human XX protein and functional characterization..." 등등의 제목으로 나오는 것들은 이런 개념으로 이해하면 된다.
․ 왜 Gene Cloning일까?
분자생물학에는 많은 실험기법과 분야가 있지만 gene cloning이 가장 중요하고 모든 실험의 기본이 된다. Gene cloning은 모든 고급 테크닉의 시발점이 되는 실험이기 때문이다. Gene cloning으로 DNA를 자르고 붙이고 변형시켜서 실험에 필요한 재조합 DNA (recombinant DNA)를 제조하고 Southern, Northern, cell culture 실험 등에서 사용해야 할 생체 내 유전자를 얻을 수 있을 뿐 아니라 기본적인 효소의 처리와 DNA의 분리 및 조작방법을 배울 수 있다.
․ Gene cloning의 과정
1) 유전자를 설정하고 그 유전자를 얻어낸다.
2) 얻은 유전자를 vector에 삽입한다.
3) 유전자가 삽입된 vector(recombinant DNA)를 bacteria 세포 내로 주입한다.
4) Bacteria 중에서 올바르게 만들어진 clone을 확인하고 선택한다.
2. 재조합 DNA
․ 재조합 DNA 기술 정의
기본적으로 재조합 DNA는 두 과정으로 이루어진다.
첫째는 DNA 단편을 플라스미드나 박테리오파지처럼 독자적 복제능력이 있는 적당한 유전인자 운반체(vector)에 연결시켜 주는 일이다. DNA 단편은 자기복제 능력이 없으므로 이것들이 새 숙주 세포에 들어가서 유전자로서 기능을 할 수 있게 하기 위해서 작은 레플리콘에 연결시켜 그 숙주세포에서 자기복제 할 수 있게 해 주어야 한다.
둘째 과정은 재조합된 DNA를 숙주세포 속에 주입하여 복제 및 유전정보를 발현시키게 하는 일이다.
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