Human DNA Profiling Test

유전자 감식

1. 유전자 감식의 정의

사람의 DNA 중 사람마다 다른 형태를 가지고 있는 특정 부위를 연쇄반응(PCR)을 이용하여 대량 증폭하여 비교 분석함으로써 친자확인, 혈연확인, 법의학적으로 이용하는 것을 말함

2. 유전자 감식의 역사

1980년대 : 혈액형, 효소형, 조직적합성 항원성 검사와 같은 혈청학적인 방법을 사용

1985년 : 영국의 유전학자 Alec Jeffreys의 인간 미오글로빈 유전자 연구 중 33개의
             염기쌍이 반복배열함을 발견하고 이를 미니위성(minisatellite)이라고
             칭하고 이들 배열이 일정하게 직렬로 반복함을 알아냄.
             이 문형(배열 양상)은 개체마다 다르게 존재하였고 이를 이용한
             개체 식별법을 유전자 지문(DNA fingerprint)라고 명명함

            : Mullis가 PCR(Polymerase chain reaction)을 개발하여 피 한방울,
                머리카락 한 가닥에서도 유전자 감식을 가능케함

1991년 : 우리 나라에서 최초로 범죄수사에 유전자 감식을 사용함

3. 유전자 검사의 종류

1) 핵DNA분석 - 성염색체 분석, 상염색체 분석             
    Y염색체 분석 - 부계확인을 위해 많이 사용함.
2) 미토콘드리아 DNA 분석 - 모계확인을 위해 많이 사용함.

4. 유전자 검사

1) Y염색체를 통한 부계확인 검사

Y염색체는 염색체중 22번째로 작은 크기이다. 60Mb(mega base)의 배열을 가지고 있으며 이질염색질과 진정염색질로 구분된다.  동원체를 중심으로 짧은 팔은 p-arm 긴 팔을 q-arm이라고 한다.

             

양 말단의 par 부분인 위상염색체(psedoautosomal-다른 상염색체처럼 유전되기 때문이며 X염색체와 일치하는 배열을 가지고 있다.) 지역에서만 X염색체와 교차가 일어나며 이 부분의 유전자는 남성과 여성 모두에 존재하는 단백질을 코드하며  나머지는 교차가 일어나지 않고 그대로 부계유전되며 정소에서만 기능을 하는 유전자(SRY;Sex-determining region Y)들이 존재한다. SRY는 짧은 팔의 pseudoautosomal지역 바로 아래 존재한다. 이들 유전자는 배(胚)가 수컷이 되게 해준다. 당연히 이 유전자가 없는 경우는 암컷이 되는 것이다. 교차가 일어나지 않는 이 지역에서 일어난 돌연변이는 그대로 아들에게 유전되기 때문에 유전감식의 좋은 표지로 사용될 수 있다.

          

2) 미토콘드리아 DNA를 이용한 모계확인 검사

미토콘드리아 DNA는 5-10개 정도의 원형 이중나선구조로 전체 길이가 약 16.6kb이고 22개의 tRNA와 2개의 rRNA, 13개의 호흡과 관련있는 효소를 코드하는 총 37개의 유전자로 구성되어 있다. 13개의 단백질에는 NADH dehydrogenase 구성 소단위, cytochrome c oxidase 구성 소단위, ATP synthase 구성 소단위들이 포함되어 있다. 다른 소단위들은 핵DNA가 코드하고 있다.  미토콘드리아 DNA에는 1.7kb 정도의 D-고리라는 조절부위가 있는데 여기에는 두곳의 과변이 부위가 약 1kb 길이로 존재한다. 이곳에서의 변이는 다른 부위보다 5-10배정도 빠르게 변하기 때문에 혈통 조사 및 개인식별에 유용하다.

수정과정에서 모체의 미토콘드리아가 자식에게로 100% 유전된다. 한 부부의 자식들은 모두 동일한 미토콘드리아 DNA 변이를 보여준다. 더구나 미토콘드리아는 한 개의 세포속에 매우 많이 존재하기 때문에 핵 DNA검식이 어려운 경우에도 사용될 수 있다.

5. 유전자 검사 방법

1) STR/VNTR

염색체에는 초변이성 단위 반복구조(tandem repeat sequence)가 존재한다. 이들 반복구조의 반복회수는 사람에 따라 다르다. 이 반복 배열의 염기서열이 14-70bp인 것을 VNTR(very number of tandem repeats), 2-7bp인 것을 STR(short tandem repeats)라고 부른다. 이들이 보여주는 반복서열의 다양성은 개인식별에 주로 이용된다. 또 여러 세대를 거쳐 유전되기 때문에 감식에도 사용되고 있다.

2) RFLP(Restriction fragment length polymorphism)

1980년 보스타인 등이 제한효소를 이용한 가계지도를 작성하는 도중에 발견하였다. 염기쌍에 일어난 점 돌연변이에 의해 제한효소의 절단부위가 달라지게 되는데 이러한 특성이 감식에 이용될 수 있다는 것이다. 즉 새로운 절단인식부위가 나타나거나 기존의 절단인식부위가 사람짐으로써 패턴이 달라지게 된다.

3) PCR(Polymerase Chain Reaction)

1985년 Centus 회사의 Mullis 등이 개발한 것으로 분자생물학적 기술 중 가장 특이성 높은 분석법의 하나이다. 중합효소를 사용하여 선택된 DNA 조각을 수백만배 이상 합성하고 풍부한 재료를 바탕으로 여러 가지 실험을 진행 시킬 수 있게 된다. 이론적으로 계산하며 DNA 한 가닥을 주형으로 30번 복제하게 되면 2의 30승 가닥의 동일한 조각을 얻을 수 있게된다.

이 반응에는 시발체(primer)가 필요한데 선택 DNA의 3말단에 인위적으로 합성한 올리고뉴클레오티드를 붙인다. 이것을 시발체라고 한다. 그리고 중합효소로는 내열성 세균에서 추출, 정제한 중합효소를 사용한다. 전체적인 과정은 우선 95도에서 이중가닥의 DNA를 변성하여 단일가닥으로 만든 다음 35-60도에서 각 가닥의 상보적인 배열에 시발체를 붙이고 72도에서 복제를 진행시킨다.

Original page:
http://kimwootae.com.ne.kr/mb/geneidentification.htm