DNA 전기 영동의 원리

DNA를 gel에 걸어준 뒤 전극에 전기를 흘려주면 DNA의 크기와 전하, 구조에 따라 다르게 이동합니다.

 

서로 다른 DNA는 어떻게 분리할 수 있을까요?

가장 흔히 사용하는 방법은 DNA 전기영동입니다.

 

DNA 전기영동은 어떤 원리로 작동하나요?

DNA와 RNA 같은 핵산의 phosphate group은 음전하를 띠게 됩니다. (핵산의 구조는 DNA란? 을 참고해주세요.)

전기영동(Gel electrophoresis)은 DNA, RNA와 같은 큰 분자(macromolecule)을 그 크기와 전하를 기준으로 분리하고 분석할 수 있게 해줍니다. 

 

전기 영동은 전하를 띤 분자들의 혼합물에 전기장을 걸어주면 각 분자는 크기, 전하, 구조에 따라 다른 속도로 gel matrix를 이동하는 원리를 이용합니다. 전기장이 생기면 음전하를 띠는 DNA는 음극에서 양극으로 이동하게 되며, DNA의 길이가 짧을 수록 빠르게 이동합니다.

 

아가로스 겔의 pre-cast well에 DNA를 로딩해줍니다. 아가로스 겔에 일정한 간격과 크기의 홈을 만들어서, 파이펫을 이용하여 DNA를 원하는 양만큼 파인 홈에 넣어주는 것을 말합니다. (연습 키트) DNA를 모두 홈에 넣었으면, 전류를 흘려줍니다. DNA의 phosphate backbone은 음전하를 띠고 있기 때문에, 전기장에서 양전하를 띠는 음극 (positively charged anode)를 향해 이동합니다. DNA의 크기와 전하의 비율은 일정하기 때문에, DNA가 이동하는 거리는 분자량의 로그값에 반비례합니다. 또는 간단하게, DNA 크기가 클수록 DNA는 느리게 이동합니다. 

 

이렇게 이동한 DNA는 EtBr을 사용하였다면 UV 장치에서, GelGreen을 사용하였다면 LED 장치에서 확인하실 수 있습니다.

 

DNA 전기영동 시 어떤 요소들이 영향을 미치나요?

 

DNA 분자의 크기, agarose의 농도, DNA의 구조, 전압, EtBr의 유무, agarose의 종류, 전기영동 버퍼에 따라 DNA 분자가 이동하는 속도는 달라집니다. 실험을 구성할 때, 분석하고자 하는 DNA에 따라 위 조건들을 조금씩 변경하면 좀 더 섬세한 분석을 하실 수 있습니다.

 

 

직접 DNA 전기영동 실험을 해보시고 싶으시면, MiniOne 교육용 DNA 전기영동장치를 사용해보세요.