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재조합 DNA ( recombinant DNA ) 유전공학 ( genetic engineering ) 생명공학 ( biotechnology ) 그림 20.1 :DNA microarray

개요 : 유전체에 대한 이해와 조작 (Understanding and Manipulating Genomes). 재조합 DNA ( recombinant DNA ) 유전공학 ( genetic engineering ) 생명공학 ( biotechnology ) 그림 20.1 :DNA microarray. 그림 20.1 2,400 개의 인간 유전자의 발현 정도를 나타내는 DNA microarray. 개념 20.1: DNA 클로닝은 특정 유전자나 DNA 서열을 다수의 사본으로 복제할 수 있도록 해준다.

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재조합 DNA ( recombinant DNA ) 유전공학 ( genetic engineering ) 생명공학 ( biotechnology ) 그림 20.1 :DNA microarray

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Presentation Transcript

  1. 개요: 유전체에 대한 이해와 조작 (Understanding and Manipulating Genomes) • 재조합 DNA(recombinant DNA) • 유전공학(geneticengineering) • 생명공학(biotechnology) • 그림 20.1:DNA microarray

  2. 그림 20.1 2,400개의인간 유전자의 발현 정도를 나타내는 DNA microarray

  3. 개념 20.1: DNA 클로닝은 특정 유전자나 DNA 서열을 다수의 사본으로 복제할 수 있도록 해준다 • 유전자클로닝(genecloning) DNA 클로닝과 응용: 미리보기(DNA Cloning and Its Applications: A Preview) • 그림 20.2: 플라스미드를 이용한 클로닝과 이용 • 클론(clone) 재조합 DNA 생산을 위한 제한효소의 이용 (Using Restriction Enzymes to Make Recombinant DNA) • 제한효소(restrictionenzyme), 제한효소자리(restrictionsite) • 그림 20.3: 재조합 DNA 만드는 과정 • 제한효소절편(restrictionfragment), 점착발단(stickyend), DNA연결효소(ligase)

  4. 그림 20.2 박테리아플라스미드를 이용한 유전자 클로닝의 개요, 클론된 유전자의 다양한 이용

  5. 그림 20.3 재조합 DNA를 만들기 위한 제한효소와 DNA 연결효소의 사용

  6. 세균 플라스미드를 이용한 진핵세포 유전자의 클로닝(Cloning a Eukaryotic Gene in a Bacterial Plasmid) • 클로닝벡터(cloningvector) 세포 클론의 생성(Producing Clones of Cells) • 그림 20.4: 인간 유전자를 플라스미드에 클로닝 목적 유전자를 가진 클론의 구별(Identifying Clones Carrying a Gene of Interest) • 핵산혼성화(nucleicacidhybridization) • 핵산 탐침(nucleic acid probe) • 그림 20.5: 핵산 탐침 혼성화 • 변성(denaturation)

  7. 그림 20.4 박테리아 플라스미드에 인간 유전자 클로닝하기

  8. 그림 384쪽 (유전자 서열 부위) (탐침)

  9. 그림 20.5 핵산 탐침 혼성화

  10. DNA 도서관에 클론화된 유전자 보관하기(Stored Cloned Genes in DNA Libraries) • 유전체 도서관(genomic library, 그림 20.4) • 상보성 DNA(complementary DNA, cDNA) • cDNA 도서관(cDNA library) 진핵세포 유전자의 클로닝과 발현(Cloning and Expressing Eukaryotic Genes) 박테리아의 발현 체계(Bacterial Expression Systems) • 발현 벡터(expression vector) 진핵세포의 복제와 발현 방법(Eukaryotic Cloning and Expression Systems) • 효모 인공염색체 (yeast artificial chromosome, YAC) • 전기천공법(electroporation) 시험관 안에서의 DNA 증폭: 중합효소연쇄반응[Amplifying DNA in Vitro: The Polymerase Chain Reaction(PCR)] • 중합효소연쇄반응 (polymerase chain reaction) • 그림 20.7: PCR

  11. 그림 20.6 유전체 도서관

  12. 그림 20.7 중합효소연쇄반응(PCR)

  13. 개념 20.2: 제한효소절편 분석법은 제한 부위에 영향을 미치는 DNA의 차이를 추적하는 것이다 젤 전기영동법과 써던 블롯팅(Gel Electrophoresis and Southern Blotting) • 젤 전기영동법(gel electrophoresis) • 그림 20.8: 젤 전기영동법 • 그림 20.9: 제한효소절편 분석법 이용 • 써던 블롯팅(Southern blotting) • 그림 20.10: DNA 절편의 써던 블롯팅 유전적 마커로서의 제한단편길이 차이(Restriction Fragment Length Differences as Genetic Markers) • 제한효소절편길이 다형성(restriction fragment length polymorphisms, RFLPs)

  14. 그림 20.8 젤전기영동법

  15. 그림 20.9 베타 글로빈의 정상 대립유전자와 겸상적혈구 대립유전자의 차이를 분석하기 위한 제한효소절편 분석법의 이용

  16. 그림 20.10 DNA 절편의 써던 블롯팅

  17. 개념 20.3: 전체 유전체는 DNA 수준에서 지도화될 수 있다 • 1990년 인간유전체사업(HumanGenomeProject) – 2003년 완료 유전적(연관) 지도: 마커들의 상대적 순서[Genetic(Linkage) Mapping: Relative Ordering of Markers] • 연관 지도(linkagemap)(그림 20.11, ①단계) 물리적 지도: DNA 제한효소절편들의 순서(Physical Mapping: Ordering DNA Fragments) • 물리적 지도(physicalmap)(그림 20.11, ②단계) • 박테리아인공염색체(bacterial artificial chromosome, BAC) DNA 염기서열분석(DNA Sequencing) • 그림 20.11, ③단계 • 그림 20.12: DNA 염기서열 분석법 • 그림 20.13: 유전체 서열화

  18. 그림 20.11 유전체 지도 작성을 위한 3단계 접근법

  19. 그림 20.12 DNA 염기서열분석을 위한 디데옥시 사슬 종결법

  20. 그림 20.13 무작위적 접근을 통한 유전체 서열화

  21. 개념 20.4: 유전체 서열들은 중요한 생물학적 질문에 단서를 제공한다 • 유전체학 (genomics) DNA 서열로부터 단백질 암호화 유전자 규명하기(Identifying Protein-Coding Genes in DNA Sequences) • 표 20.1: 여러 생물 종의 유전체 비교 유전자의 기능 결정하기(Determining Gene Function) • 시험관내 돌연변이 생성 유발(in vitro mutagenesis) • RNA 방해 (RNA interference, RNAi)

  22. 상호작용 하는 유전자들의 발현에 대한 연구(Studying Expression of interacting Groups of Genes) • DNA 마이크로어레이 분석법(DNA microarray assays) (그림 20.14) 서로 다른 종들의 유전체 비교하기(Comparing Genomes of Different Species) 유전체학의 미래(Future Directions in Genomics) • 단백질체학(proteomics) • 단일 뉴클레오티드 다형성(single nucleotide polymorphisms, SNPs, snips라고 발음)

  23. 그림 20.14 유전자 발현량에 대한 DNA 마이크로어레이 분석법

  24. 개념 20.5: DNA 기술의 실제적인 응용은 우리의 삶에 여러 가지 영향을 미친다 의학적 응용(Medical Applications) 질병의 진단(Diagnosis of Diseases) • 그림 20.15: 특정 질병 유전자와 연관된 RFLP 표식인자 인간의 유전자 치료(Human Gene Therapy) • 유전자 치료(genetherapy, 손실된 개인 유전자의 치환) • 그림 20.16: 골수세포를 활용한 유전자 치료

  25. 그림 20.15 질병을 일으키는 대립유전자의 표식인자로서의 RFLP

  26. 그림 20.16 역전사 바이러스 벡터를 이용한 유전자 치료

  27. 약품의 생산(Pharmaceutical Products) 법의학적 증거(Forensic Evidence) • 유전자지문(DNAfingerprint) (그림 20.17) 환경정화(Environmental Cleanup)

  28. 그림 20.17 살인사건 해결에 이용된 유전자 지문법

  29. 농업에서의응용(Agricultural Applications) 축산업 및 제약 동물(Animal Husbandary and “Pharm” Animals) • 형질전환(transgenic) 동물 • 그림 20.18: 동물의 젖에서 인체 유용 단백질 생산 식물의 유전공학 (Genetic Engineering in Plants) • Ti 플라스미드(Ti plasmid) • 그림 20.19: 형질전환 식물 제조법 DNA 조작기술에 따른 안전과 윤리에 관한 문제(Safety and Ethical Questions Raised by DNA Technology) • 유전자 변형 생물(genetically modified organisms, GMO)

  30. 그림 20.18 “제약” 동물

  31. 그림 20.19 형질전환 식물 제조를 위해 Ti 플라스미드를 사용하는 실험 방법

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