아가로스 겔 전기영동, 작동 원리 및 용도

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간단한 물리학 법칙에 따르면 전하를 띤 종을 포함하는 매체에 전류를 가하면 해당 종은 반대 전하를 향해 이동합니다. 이동하는 매체에 따라 존재하는 종의 크기와 같은 다른 특성이 이동에 영향을 미쳐 분리로 이어질 수 있습니다. 이는 아가로스 겔 전기영동과 같은 전기영동 기술이 구축되는 기초이며, 이는 생명 과학 전반에 걸쳐 널리 사용되는 기술입니다.

이 기사에서는 아가로스 겔 전기영동이 어떻게 작동하는지, 어떻게 해석할 수 있는지, 그리고 그 목적에 대해 살펴볼 것입니다.

전기영동은 전류를 사용하여 크기, 전하와 같은 물리적 특성을 기반으로 DNA, RNA 또는 단백질을 분리하는 기술입니다.

아가로스 겔 전기영동은 크기에 따라 핵산(DNA 또는 RNA) 단편을 분리하는 데 사용되는 전기영동의 한 형태입니다. 음전하를 띤 DNA/RNA는 전류가 가해지면 아가로스 겔의 기공을 통해 겔의 양전하를 띤 끝쪽으로 이동하며, 작은 조각은 더 빠르게 이동합니다. 생성된 밴드는 자외선(UV)을 사용하여 시각화할 수 있습니다.

그러나 RNA는 이동 방식에 영향을 미치는 2차 구조(때로는 동일한 단편에 대해 여러 다른 종)를 형성하는 경향이 있습니다. 결과적으로 관찰된 밴드는 항상 실제 크기를 나타내지 않으며 이미지가 흐릿합니다. 따라서 기본 아가로스 젤(조건이 분석물의 자연적 구조를 방해하지 않는 경우)은 양과 완전성을 추정할 수 있지만 RNA 크기 분석에는 사용되지 않는 경향이 있습니다. 대안으로는 2차 구조를 파괴할 수 있는 조건을 사용하는 노던 블롯팅 및 변성 아가로스 겔 전기영동2이 있습니다.

아가로스 젤은 크기와 전하를 기준으로 단백질을 분리하는 데에도 사용할 수 있습니다3(DNA/RNA와 달리 단백질은 포함된 아미노산에 따라 전하가 다릅니다). 그러나 아가로스 겔의 기공 크기가 크기 때문에 단백질은 종종 기공이 더 작은 폴리아크릴아미드 겔에서 분리되어 작은 단백질 분자에 대해 더 큰 분해능을 제공합니다.

따라서 우리는 이 글의 나머지 부분에서 DNA 아가로스 겔 전기영동에 초점을 맞출 것입니다.

아가로스는 한천의 성분입니다. 이는 분자가 통과할 수 있는 채널과 구멍이 있는 수소 결합으로 유지되는 초나선 다발의 나선형 아가로스 분자의 3D 겔 매트릭스를 형성합니다. 가열되면 이러한 수소 결합이 끊어져 아가로스가 액체로 바뀌고 재설정되기 전에 금형에 부을 수 있습니다(그림 1).

겔에 포함된 아가로스의 비율은 기공 크기, 통과할 수 있는 분자의 크기 및 속도에 영향을 미칩니다. 아가로스의 비율이 높을수록 기공 크기가 작아지고 통과할 수 있는 분자가 작아지고 이동이 느려집니다. 분자 생물학 실험실에서 0.7-1% 아가로스 겔은 일반적으로 일상적인 DNA 분리에 사용되며, 0.2-10kb 범위의 단편을 훌륭하고 명확하게 구별합니다. 더 큰 조각은 낮은 비율의 젤을 사용하여 분리할 수 있지만 매우 깨지기 쉽고 취급하기 어려운 반면, 높은 비율의 젤은 작은 조각에 대해 더 나은 분해능을 제공하지만 부서지기 쉽고 고르지 않게 설정될 수 있습니다.

겔 전기영동은 DNA, RNA 및 단백질과 같은 생체 거대분자의 혼합물을 분리하는 데 사용됩니다. 이 기술은 분자 크기 및/또는 전하에 따라 분리됩니다. 이는 전기장을 사용하여 작은 구멍이 포함된 젤을 통해 분자를 끌어당김으로써 달성됩니다.

DNA는 육안으로 볼 수 없기 때문에 세팅 중에 에티듐 브로마이드(EtBr)와 같은 삽입 염료가 젤에 통합됩니다. 이는 DNA와 결합하여 UV 광선 아래에서 형광을 발산하여 DNA 조각을 시각화할 수 있습니다. DNA가 많을수록 밴드가 더 밝아집니다.