Polymerase Chain Reaction

유전자검사는 DNA 수준에서의 돌연변이, 유전체의 구조적 이상, 염색체의 이상, 대사산물의 변화 등을 검출하는 것이며, 검사 목적과 대상에 따라 다양한 검사 방법들이 있지만, 여기서는 협의의 의미에서 유전자검사라고 일컫는 DNA 검사, 즉 분자유전검사에 대한 방법을 소개하고자 한다.

분자유전검사는 DNA와 RNA 같은 분자수준의 핵산을 대상으로 하기 때문에 검체로 부터 핵산을 추출하는 과정이 가장 먼저 필요하다.

분자유전검사에서 가장 널리 사용되고 있는 방법은 추출한 핵산에서 검사하고자 하는 부분만 대량으로 증폭하는 PCR(Polymerase Chain Reaction)이라고 하는 핵산증폭반응이고, 유전자의 염기순서를 직접 확인하는 염기순서검사(DNA sequencing)도 광범위하게 이용되고 있다. 최근에는 작은 슬라이드 위에서 다량의 부합반응(hybridization)을 한번에 시행할 수 있는 마이크로어레이 기술이 상용화되고 있다. 이러한 분자유전검사는 정확하고 편리하기 때문에 기존의 고식적, 침습적 진단방법을 대체하고 있다.

 

1. 중합효소연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction, PCR)

 

PCR의 원리는 이중나선의 DNA에 열을 가하여 단일가닥으로 만든 다음 (denature), 한쌍의 시발체를 결합시키고(primer annealing), 시발체를 기점으로 DNA 중합효소가 DNA에 상보적인 염기를 합성하여 다시 두 가닥의 DNA를 만들게 된다(extension). 이와 같은 과정을 반복하면서 PCR 산물이 만들어지는데, PCR 주기에 비례하여 기하급수적으로 합성된다. 30~40회의 PCR 주기를 반복하면 230-40 배의 DNA가 증폭되므로, 소량의 DNA로부터 염기순서가 동일한 많은 양의 DNA를 증폭할 수 있다. PCR은 DNA를 조작하는 검사방법의 대부분에서 사용되는 가장 기본적인 기법이다. PCR 기법을 응용한 방법들로서, 역전사 중합효소연쇄반응, 다중 중합효소연쇄반응, 중합효소연쇄반응-제한효소처리법, 대립유전자특이 중합효소연쇄반응, 실시간 중합효소연쇄반응, 정량적 중합효소연쇄반응 등이 있다.

 

중합효소연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction, PCR)의 원리

중합효소연쇄반응-제한효소처리법을 이용한 연골무형성증 환자에서 FGFR3 유전자의 c.1138G>A 이형접합체 돌연변이 진단. (A) 제한효소 Sfc1은 c.1138G>A를, Msp1은 c.1138G>C를 자른다. (B) 환자 DNA를 PCR 한 다음, 제한효소로 자른 후에 전기영동하여 잘린 조각을 확인한다. 2번 lane 의 환자 DNA는 정상 조각과 잘린 조각을 보이므로 c.1138G>A 이형접합체이다.

Original page:
희귀난치성질환 교육자료 #39 유전자검사의 종류와 방법. 희귀난치성질환쎈터