Polymerase chain reaction(PCR)

1. Introduction
Polymerase chain reaction(PCR)을 이용하여 GFP 유전자를 가진 DNA를 증폭시켜본다.

2. Theoretical Background
1) PCR
PCR은 현재 분자생물학 분야에서 가장 많이 사용되는 기술 중 하나이며 1993년에는 노벨 화학상까지 받은 아주 유용한 기술이다. PCR은 한두 개의 DNA를 증폭시켜서 많은 양의 DNA를 만들어내는 기술로 적은 양의 DNA만 얻어도 분석에 필요한 충분한 양의 DNA를 얻어낼 수 있어서 법의학, 의학진단, 분자진화 분석 등에서 매우 유용하게 사용된다.
PCR은 크게 세 가지 과정을 통하여 진행된다. 먼저 DNA를 95’C로 가열하면 DNA가 분리되고, 이것을 54’C로 냉각시키면 풀린 DNA 가닥이 각각 primer가 혼성체화된다. 마지막으로 DNA를 합성하기에 최적의 온도인 72’C로 가열시켜주면 DNA polymerase인 Taq polymerase가 작용하여 복제된 DNA가 하나 더 생긴다. 이 cycle을 반복하면 한 cycle마다 DNA의 수가 2배로 늘어나고, cycle을 n번 반복하면 2n개, 즉 엄청난 양의 DNA를 얻을 수 있다.

이 때 enzyme인 Taq polymerase가 고온인 72’C에서 사용되는데, Taq polymerase는 매우 열악한 환경에서 사는 세균 Thermus aquaticus에서 추출한 효소이기 때문에 72’C라는 고온에서도 사용될 수 있다.

2) Electrophoresis
Electrophoresis, 전기영동은 얻은 DNA를 확인하고 추출할 때 가장 많이 사용되는 방법이다. 방법은 gel을 만들고 한쪽에 DNA가 든 용액을 넣어준 뒤 전기를 흘려주면 된다. DNA는 각각의 아미노산을 연결할 때 존재하는 인산기 때문에 – 전하를 띠게 되고, base pair의 개수가 많을수록 인산기도 많아지므로 더 큰 – 전하를 띠게 된다. 따라서 전류를 흘려주면 – 전하가 더 큰 분자량이 큰 DNA가 더 빠르게 – 극에서 + 극으로 이동할 것이다. 이를 이용하여 얻은 DNA의 분자량이 어느 정도나 되는지 가늠할 수 있다.