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차세대 염기서열분석(Next-generation sequencing)은 다양한 종 또는 개체 그룹으로부터 염기서열 데이터를 비교적 빠르게 생성할 수 있도록 하는 기술 그룹을 총칭하는 이름입니다.
이러한 데이터는 정밀한 집단 유전학 또는 임상 연구에 사용할 수 있으며, 이러한 기술은 기존 염기서열분석 방법보다 빠르고 비용 효율적입니다.
많은 차세대 염기서열분석 방법이 있지만, 가장 인기 있는 방법은 가역적 터미네이터 염기서열분석(reversible terminator sequencing)입니다. 다른 것들은 파이로시퀀싱(pyrosequencing)과 결찰에 의한 염기서열분석(sequencing)을 포함한다.
가역적 터미네이터 염기서열분석(reversible terminator sequencing)에서 순수 게놈 DNA는 먼저 100-1000 염기쌍의 더 작은 단편으로 절단됩니다. 그런 다음 프라이머 부위가 있는 올리고뉴클레오티드 서열인 특수 어댑터(special adapters)가 이러한 DNA 단편의 양쪽 끝에 결찰됩니다.
그런 다음 단일 가닥 DNA 단편은 어댑터 염기서열과 상보적인 짧은 올리고뉴클레오티드 염기서열로 사전 코팅된 플로우 셀(flow cell)이라는 특수 칩에 로드됩니다. DNA 단편은 어댑터를 통해 칩에 결합합니다.
증폭 단계에서는 DNA 중합효소를 사용하여 상보적인 DNA 가닥을 합성합니다. 이중 가닥 DNA는 변성되고 원래 템플릿은 씻겨 나갑니다.
그런 다음 나머지 상보적 가닥은 구부러져 다른 쪽 끝에 있는 두 번째 어댑터를 사용하여 다리와 같은 구조를 형성합니다.
그런 다음 DNA 중합효소는 구부러진 DNA 가닥의 상보적인 가닥을 합성할 수 있으며, 이를 브리지 증폭이라고 합니다.
이중 가닥 브리지는 다시 변성되어 선형 단일 가닥 DNA를 생성하고, 이후에 칩에 새로운 브리지를 만들 수 있습니다.
DNA 중합효소는 이러한 브리지 증폭 주기를 계속하여 수천 개의 DNA 단편 사본을 합성하고 클론 클러스터를 생성합니다.
그런 다음 모든 역방향 상보적 가닥은 칩에서 씻겨 나가고 정방향 DNA 가닥만 칩에 고정됩니다.
염기서열분석 반응은 DNA 중합효소(Polymerase)에 4개의 서로 다른 형광 표지로 태그된 변형된 dNTP를 추가하는 것으로 시작됩니다. 이러한 dNTP에는 가역 터미네이터라고 하는 3' 블로킹 부분도 포함되어 있어 한 번에 하나의 dNTP만 추가할 수 있습니다.
성장하는 가닥에 dNTP를 추가할 때마다 칩을 이미지화하고 각 DNA 클러스터의 방출 파장을 사용하여 염기를 식별합니다.
각 dNTP 추가 후 캡처된 플로우 셀의 형광 이미지 염기서열은 DNA 단편의 염기서열을 결정하는 데 사용됩니다.
최초의 인간 게놈 서열 분석 프로젝트는 27억 달러의 비용이 들었고 여러 연구팀과 자금 지원 기관 간의 15년간의 국제적 협력과 협력 끝에 2003년에 완료되었다고 선언되었습니다. 오늘날 차세대 염기서열 분석 기술의 출현으로 인간 게놈 서열 분석에 소요되는 비용과 시간…
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