본문내용
1. SDS PAGE 실험 개요
1.1. SDS PAGE의 정의와 활용
SDS PAGE, 즉 Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis는 단백질 분자량을 측정하는 기술이다. 이 방법은 주로 내분비학, 유전학, 생화학, 분자생물학 등 단백질을 연구하는 다양한 학문 분야에서 널리 활용되고 있다. SDS PAGE는 전기영동 이동성을 이용하여 단백질을 분리해내는 기술이며, 단백질의 폴리펩티드 서열, 분자량, 3차원 구조 등의 요인에 따라 나타나는 특성을 이용한다. 핵산 전기영동에는 대개 아가로오스 겔을 사용하지만, 단백질 전기영동에는 폴리아크릴아마이드 겔을 주로 사용한다. 이때 아크릴아마이드 단량체가 촉매 반응을 통해 폴리아크릴아마이드 겔 매트릭스로 형성되며, 이는 비가역적인 반응이다. SDS는 음이온성 계면활성제로서 단백질과 소수성 결합을 형성하여 단백질을 균일하게 음전하로 만들어준다. 이를 통해 모든 단백질이 (+) 극으로 이동하게 되고, 겔의 pore 크기에 따라 분자량별로 분리될 수 있게 된다. 이처럼 SDS PAGE는 단백질의 전하와 크기에 따른 차이를 이용하여 단백질을 분리하는 기술이며, 생물학 분야에서 널리 활용되고 있다.
1.2. SDS PAGE 실험의 목적
SDS PAGE 실험의 목적은 다음과 같다.
단백질을 분리하여 그 분자량을 확인하기 위함이다. SDS PAGE는 전기영동 기술을 이용하여 단백질을 분리하는데, SDS라는 음이온성 계면활성제를 사용하여 단백질의 고유한 전하를 마스킹하고 단백질을 균일한 음전하로 코팅한다. 이렇게 되면 단백질의 크기에 따른 이동도 차이로 인해 단백질이 분리되게 된다. 또한 불연속 완충액 시스템을 이용하여 시료를 농축함으로써 단백질 분리 효과를 높일 수 있다. 이를 통해 다양한 분자량의 단백질을 효과적으로 분리할 수 있으며, 표준 단백질 마커와 비교함으로써 실험군 시료 내 단백질들의 정확한 분자량을 확인할 수 있다. 나아가 IPTG 처리에 따른 단백질 발현 변화를 분석할 수 있어, 유전자 발현 조절 기작을 이해하는데 도움이 된다. 이처럼 SDS PAGE 실험은 단백질의 분자량과 발현 양상을 분석하는데 널리 사용되는 핵심 기술이다. []
2. 단백질 분자량 측정 이론
2.1. 단백질의 전하와 이동성
단백질은 그것을 구성하는 아미노산에 의해 양이온이나 음이온과 같은 전하를 띠게 된다. 단백질은 고유의 전하를 지니고 있어 전기장이 가해지면 이에 따라 이동하게 된다. 이러한 단백질의 전하와 이동성은 SDS-PAGE 실험에서 단백질의 분리 특성을 결정하는 중요한 요인이다.
SDS는 음이온성 계면활성제로서 단백질과 소수성 결합을 형성한다. SDS가 단백질에 결합하면 단백질 분자가 균일하게 음전하를 띠게 되어, 단백질의 원래 전하는 무시할 수 있게 된다. 따라서 전기장이 가해지면 모든 단백질 분자가 음전하에 의해 양극으로 이동하게 된다.
단백질의 이동속도는 주로 분자량에 따라 결정된다. 분자량이 작은 단백질일수록 전기장 내에서 빠르게 이동하게 되며, 분자량이 큰 단백질일수록 느리게 이동하게 된다. 이는 SDS-PAGE에서 단백질의 분자량을 추정할 수 있는 근거가 된다.
SDS 처리를 통해 단백질의 원래 전하가 제거되면 단백질의 크기와 모양만이 단백질 이동에 영향을 미치게 된다. 이에 따라 SDS-PAGE에서는 단백질의 분자량에 따른 이동도 차이를 이용하여 단백질을 분리할 수 있게 된다. 즉, 단백질의 크기가 작을수록 겔 내에서 더 빨리 이동하게 되어 작은 분자량의 단백질이 먼저 분리되게 된다.
이처럼 단백질의 전하와 이동성은 SDS-PAGE 실험에서 단백질 분리의 핵심 메커니즘을 이루고 있다. SDS 처리를 통해 단백질의 고유 전하를 제거함으로써 단백질의 크기 차이에 따른 이동도 차이를 극대화할 수 있게 되는 것이다.
2.2. SDS 처리를 통한 단백질 변성
단백질은 그것을 구성하는 아미노산에 의해 양이온이나 음이온과 같은 전하를 띠게 된다. 그러나 SDS를 처리하면 단백질 폴리펩티드 사슬이 비가역적으로 균일하게 음전하를 띠게 된다. SDS는 음이온성 계면활성제로, 단백질과 소수성 결합을 형성하여 평균적으로 폴리펩티드 사슬 1개당 1.2~2개의 SDS 분자가 결합한다. 이로 인해 단백질은 모두 균일하게 음전하를 띠게 되므로, 전기영동 시 분자량의 크기에 따라서만 분리될 수 있게 된다. 즉, SDS는 단백질의 고유한 3차원 구조를 변성시켜 개별 폴리펩티드 사슬로 만들어주는 역할을 한다. 이에 따라 단백질의 이동성은 순수하게 분자량에 의해 결정되어, 작은 단백질일수록 겔을 빨리 통과하게 된다. SDS 처리는 단백질의 고유한 전하나 입체 구조의 차이를 무시하고 단순히 분자량에 따른 분리를 가능하게 해준다. 이를 통해 SDS PAGE에서는 단백질의 정확한 분자량 측...
1
2
3
4
5
6
7
8
9