외생 DNA

Exogenous DNA
세포 핵 안에 보이는 외생성 DNA 가닥(빨간색 및 녹색)

외생 DNA는 관심의 유기체나 연구의 외부에서 생겨난 DNA이다.[1] 외생 DNA는 죽은 세포에서 남은 부분 분해된 파편의 형태로 자연적으로 발견될 수 있다. 이 DNA 조각들은 돌연변이체를 겪기 위해 근처의 박테리아 세포의 염색체에 통합될 수 있다.[2] 박테리아를 변화시키는 이 과정은 변형이라고 알려져 있다.[3] 박테리아는 또한 화학적, 생물학적 과정을 통해 인위적인 변형을 겪을 수도 있다. 진핵 세포에 외생 DNA가 유입되는 것을 전이라고 한다.[4] 외생 DNA는 또한 게놈에 인위적으로 삽입될 수 있는데, 이것은 동물의 유전자 변형 과정에 혁명을 일으켰다. 인공 트랜스젠을 동물 배아의 핵에 미세하게 주입함으로써, 외생 DNA는 세포의 기존 DNA를 병합하여 유전적으로 변형된 유전자 변형 동물을 만들 수 있다.[5] 유전자이전동물의 생성은 또한 외부 DNA로 정자세포를 바꾸는 연구로 이어진다.[6]

역사

1928년에 박테리아학자 프레드릭 그리피스는 박테리아 변이와 함께 외생 DNA를 관찰했다.[7][3] 추가 실험에서, 의사 오스왈드 에이버리(Oswald Abery)는 실험에 사용된 DNA가 세포 밖에서 유래되어 세포의 게놈에 통합되어 있음을 분리하고 확인할 수 있었다. 반복적인 실험은 다른 종의 박테리아에서 외생적인 DNA 통합이 가능하다는 것을 증명했고, 연구는 포유류 세포까지 확대되도록 했다.[3] 유기체에 외생 DNA를 주입하는 기술은 1966년 린에 의해 발견되었다. 그는 미세한 유리 바늘을 이용하여 실험실에서 생산된 DNA를 쥐의 핵이 깨지지 않고 쥐의 지괴에 삽입할 수 있었다. 1976년 쥐에게 최초로 외생 DNA를 성공적으로 전달해 준 것은 몰로니 백혈병 바이러스를 이용한 재니쉬에 의해 이루어졌다.[5]

적용들

변환

세포의 게놈과 외생 DNA의 통합을 변환(동물 세포에서의 전염)이라고 한다.[3][8] 변형은 박테리아에서 자연적으로 발생하는 과정이다. 외생 DNA를 성공적으로 섭취하기 위해서는 박테리아가 능력 있는 상태에 있어야 한다. 일부 박테리아는 자연적으로 유능하지만, 보통 성장 주기의 특정 단계에서 잠깐 동안만 가능하다.[9] 박테리아는 또한 다양한 화학적 처리를 통해 유능하게 만들어질 수 있다. 이러한 치료는 일반적으로 표적 세포막을 칼슘 이온 용액에 노출시키거나 폴리에틸렌 글리콜과 디메틸황산화물의 혼합물에 노출시키는 것과 같은 예로서 외부 DNA를 받아들이는 쪽으로 더 투과성 있게 만드는 것을 포함한다.[10] 또 다른 치료 방법은 DNA가 들어갈 세포막에 구멍을 만들기 위한 전기의 이용(전자기 또는 전기 변환)이다. 마지막으로, 지질 매개 변형을 사용할 수 있다. 세포 표면과 들어오는 DNA는 모두 음전하를 띠기 때문에 DNA는 지질로 코팅되어 있다. DNA를 보호하고 아마도 막 지질들과 결합함으로써, 이 지질들은 DNA의 입력을 용이하게 할 수 있다.[8]

박테리아, 식물 세포, 동물 세포의 변형은 중요한 연구와 상업적 기능을 가지고 있다. 소개된 DNA가 돌연변이를 일으키거나 표적유전자의 발현을 변형시킬 수 있어 고유 식별신호를 제공하기 때문에 외생 DNA의 표적유입이 유전자를 식별하는데 사용된다. 삽입 돌연변이로 알려진 이 기술은 종종 DNA 전달의 벡터로 역바이러스를 채택한다. 그러한 삽입 돌연변이 유발은 종양 세포의 특정 위치에서 많은 종양 유전자를 식별하는 데 종종 사용되어 왔다.[11]

전염

전염은 진핵 세포에 외생 DNA를 도입하는 과정이다.[12] 동물세포에 대한 보다 구체적인 용어로, 이들 세포의 발암 과정도 변형의 정의에 포함되어 있기 때문이다. 전형적으로, 전염병은 외국 DNA의 도입에 따른 세포의 게놈의 변화를 묘사한다.[4] 인공적인 전염을 행하는 방법에는 여러 가지가 있다. 화학적 방법에는 인산칼슘 침전, DEAE-덱스트란 복합화, 지질 매개 DNA 전달과 같은 DNA를 도입하기 위한 매개체로 화학물질을 사용하는 것이 포함된다.[13] 물리적인 방법은 DNA를 수용하기 위한 세포막의 투과성을 높이기 위해 전기수술, 미세주사, 세포밀기 등의 기법을 사용한다.[14] 바이러스 방법은 배아와 정자 세포를 바꾸기 위해 재조합, 실험실에서 조작한 바이러스를 벡터로 사용한다.[8]

유전자변형

세포 변형을 위한 외생 DNA의 사용은 주로 전생물을 통해 새로운 캐릭터를 유기체에 도입하기 위한 재조합 DNA 기법의 사용이라는 전생 유전자의 규율을 발생시켰다.[15] 트랜스젠은 숙주 동물의 유전자를 인코딩하는 데 사용되는 도입된 DNA 부분이다.[16] 생물학자들은 유전자변형 또는 광범위한 용도를 제공하는 유전자변형 동물을 번식시키기 위한 도구로 유전자변형을 사용한다. 여기에는 발달 유전학, 질병 과정, 유전자 조절에 대한 연구가 포함된다.[17] 예를 들어, 유전자 변형 농장 동물들은 우유나 육류 생산량 증가와 함께 인간 의약품을 생산할 수 있다. 유전자 변형 동물의 조직과 장기는 면역 거부반응의 가능성이 적은 수혈과 이식에도 사용될 수 있다.[18]

정자 세포

동물을 유전적으로 변형시키기 위해 유전자를 사용하는 것은 정자 세포를 변형하기 위해 외생 DNA를 사용하는 새로운 분열을 발생시켰다. 경피외 정자 세포는 외생 핵산에 반응하여 DNA가 이온 상호작용을 통해 역방향으로 정자조아에 결합할 수 있도록 하였다.[19] 그리고 나서 수정하는 동안 외생 DNA를 찾아 내재화하는 정자 세포의 능력은 유전자 변형 동물을 만들기 위해 난모세포로 이질적인 유전자를 이전하는 데 사용되었다.[6] 그러나, 낮은 효율률은 난모세포의 낮은 수정률과 혼합된 정자세포에 의한 외생 DNA의 낮은 섭취 때문에 이 기술을 방해한다.[20]

참고 항목

참조

  1. ^ "Exogenous DNA definition". groups.molbiosci.northwestern.edu. Retrieved 2021-11-20.
  2. ^ Hakansson, Anders P.; Marks, Laura R.; Roche-Hakansson, Hazeline (2015-01-01), Brown, Jeremy; Hammerschmidt, Sven; Orihuela, Carlos (eds.), "Chapter 7 - Pneumococcal Genetic Transformation During Colonization and Biofilm Formation", Streptococcus Pneumoniae, Amsterdam: Academic Press, pp. 129–142, ISBN 978-0-12-410530-0, retrieved 2021-10-28
  3. ^ a b c d 조지 E.; (5-1-1969) "외생 DNA에 의한 포유류 세포의 변형" 네브라스카 대학 의학 센터 3-8페이지가 2021-10-28을 회수했다.
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