식물 조직에서 RNA와 genomic DNA 분리 및 전기영동 분석

문서 내 토픽

1. 핵산 추출 및 정제

식물 조직에서 total RNA와 genomic DNA를 분리하기 위해 액체질소로 세포벽을 파쇄한 후 TRIzol 시약(phenol과 guanidine isothiocyanate 포함)을 사용하여 RNA를 추출한다. Guanidine isothiocyanate는 RNase를 불활성화시키고, phenol은 DNA를 파괴한다. Chloroform을 추가하여 층을 분리하고, isopropanol로 DNA와 RNA를 침전시킨다. Genomic DNA 추출 시 CTAB buffer를 사용하여 polysaccharide를 제거하고, 중성 phenol로 단백질을 제거한다. RNase 처리로 남은 RNA를 제거하고 70% ethanol로 DNA를 침전시킨다.
2. Nano-drop을 이용한 핵산 정량

260nm 파장에서 자외선 흡수도를 측정하여 DNA와 RNA의 농도를 정량한다. 260nm은 nucleotide의 파장, 230nm은 phenol과 유기물, 280nm은 단백질의 파장을 측정한다. DNA의 A260/A280 비율이 1.8~2.0 이상일 때 순도가 높으며, RNA는 2.0 이상일 때 순도가 높다. A260/A230 비율이 낮으면 EDTA, carbohydrates, phenol 등의 오염물질이 존재함을 의미한다. 실험 결과 IM RNA 1152ng/μl, leaf RNA 244ng/μl, gDNA 347ng/μl의 농도가 측정되었다.
3. 전기영동을 이용한 핵산 분석

Gel electrophoresis는 전하를 띤 입자가 전기장에서 이동하는 원리를 이용한다. Agarose gel은 해초에서 추출한 polysaccharide polymer로 제조되며, DNA의 크기에 따라 분리한다. DNA는 음전하를 띠므로 양극으로 이동하며, agarose의 구멍에 의해 작은 DNA가 빠르게, 큰 DNA가 천천히 이동한다. 실험에서 genomic DNA는 10,000bp 이상, 1,500bp, 900~1,000bp, 100bp에서 band가 관찰되었고, IM과 leaf RNA에서는 1,500bp, 1,000bp, 100bp에서 band가 나타났다.
4. RNA 종류별 분리

Total RNA 추출 시 rRNA, tRNA, mRNA의 세 가지 RNA가 분리된다. 전기영동 결과에서 나타난 세 개의 band는 크기 순으로 28S(rRNA), 18S(tRNA), 5S(mRNA)를 나타낸다. RNA는 secondary structure가 매우 안정적이기 때문에 denaturing gel을 사용하여 분석하는 것이 일반적이다. 실험에서 IM total RNA의 농도가 1152ng/μl로 leaf RNA의 244ng/μl보다 훨씬 높게 측정되었다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 핵산 추출 및 정제

핵산 추출 및 정제는 분자생물학 연구의 기초가 되는 필수적인 기술입니다. 효율적인 추출을 위해서는 세포 용해, 단백질 제거, 핵산 침전 등의 단계를 체계적으로 수행해야 합니다. 다양한 추출 방법(페놀-클로로포름, 칼럼 기반 방법 등)이 있으며, 샘플의 종류와 목적에 따라 적절한 방법을 선택하는 것이 중요합니다. 정제 과정에서 오염물질 제거가 충분하지 않으면 후속 실험의 신뢰성이 저하되므로, 각 단계에서 품질 관리가 필수적입니다. 현대에는 자동화된 추출 시스템이 개발되어 재현성과 효율성이 크게 향상되었습니다.
2. Nano-drop을 이용한 핵산 정량

Nano-drop 분광광도계는 소량의 핵산을 빠르고 정확하게 정량할 수 있는 우수한 도구입니다. 260nm 파장에서의 흡광도를 측정하여 DNA와 RNA의 농도를 결정하며, 동시에 280nm와 230nm 파장의 측정을 통해 단백질 오염과 화학물질 오염 여부를 평가할 수 있습니다. 마이크로리터 수준의 소량 샘플만으로도 측정 가능하다는 장점이 있어 귀중한 샘플 처리에 유용합니다. 다만 정확한 측정을 위해서는 적절한 blank 설정과 샘플 혼합이 중요하며, 정기적인 기기 검증이 필요합니다.
3. 전기영동을 이용한 핵산 분석

전기영동은 핵산의 크기, 순도, 무결성을 평가하는 가장 기본적이고 신뢰할 수 있는 분석 방법입니다. DNA와 RNA는 음전하를 띠고 있어 전기장에서 이동하며, 겔 매트릭스를 통과하면서 크기에 따라 분리됩니다. 아가로스 겔 전기영동은 대형 DNA 단편 분석에, 폴리아크릴아마이드 겔은 작은 RNA 분석에 적합합니다. 에티디움 브로마이드나 SYBR 염료로 염색하여 시각화할 수 있으며, 정량적 분석도 가능합니다. 간단하면서도 강력한 이 기술은 현대 분자생물학 실험실에서 여전히 필수적인 도구입니다.
4. RNA 종류별 분리

세포 내에는 mRNA, rRNA, tRNA, miRNA 등 다양한 종류의 RNA가 존재하며, 각각의 기능과 특성이 다르므로 분리가 필요합니다. 크기 기반 분리(전기영동), 밀도 기반 분리(초원심분리), 친화성 기반 분리(올리고(dT) 칼럼을 이용한 mRNA 분리) 등 다양한 방법이 있습니다. 최근에는 고처리량 시퀀싱 기술의 발전으로 전체 전사체 분석이 가능해졌으나, 특정 RNA 종류의 상세한 분석을 위해서는 여전히 분리 기술이 중요합니다. RNA는 DNA보다 불안정하므로 RNase 오염 방지와 적절한 보관 조건 유지가 분리 과정에서 매우 중요합니다.

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