핵산과 단백질 전기영동에 서로 다른 매질을 이용하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요 핵산을 전기 연동 시킬 때에는 아가로오스 겔을 사용하고 단백질을 전기 연동할 때에는 폴리아크릴 아마이드를 사용한다고 하던데, 핵산과 단백질 전기영동에 서로 다른 매질을 이용하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 핵산과 단백질 전기영동에서 서로 다른 겔 매질을 사용하는 이유는 두 분자의 물리적 특성과 분석 목적이 다르기 때문인데요, 먼저 핵산은 크기가 크고 선형적으로 길게 뻗은 음전하를 고르게 가진 분자입니다. 이때 DNA나 RNA는 기본적으로 분자량에 비례해서만 전기장에서 이동하기 때문에, 크기에 따른 분리만 잘 이루어지면 됩니다. 이때 사용되는 아가로오스 겔은 기공의 크기가 상대적으로 크고, 100bp에서 수십 kb까지의 큰 DNA·RNA 단편들을 분리하기에 적합하며 아가로오스는 준비가 간단하고 비교적 취급이 쉬워서 핵산 전기영동에 표준적으로 쓰입니다. 반면에 단백질은 크기가 상대적으로 작고, 무엇보다 구조와 전하가 다양한데요, 아미노산 조성에 따라 전하가 달라지고, 구조에 따라 이동 속도도 달라질 수 있습니다. 따라서 단백질을 전기영동할 때는 분자량에 따라 정밀하게 분리할 수 있는 매질이 필요한데요, 이때 쓰이는 것이 폴리아크릴아마이드 겔인데, 이는 아가로오스보다 훨씬 작은 기공을 형성할 수 있어 5~250 kDa 정도의 단백질들을 효과적으로 분리할 수 있습니다. 특히 SDS-PAGE와 같이 계면활성제를 사용하면 단백질을 변성시켜 모두 음전하를 띠게 만든 뒤, 크기만을 기준으로 이동하게 할 수 있기 때문에 핵산 전기영동과는 다른 매질을 사용하는 것입니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
핵산은 크기가 수입 bp에서 수만 bp로 커서 큰 격저를 가진 아가로즈겔이 적합하고, DNA/RNA는 음전하가 일정해서 주로 크기에따라 분리됩니다.
반면 단백질은 크기가작고 전하,구조가 다양하기때문에 더 치밀한 망상구조를 형성하는 폴리아크릴아마이드겔을 싸야합니다. SDS-PAGE처럼 전하를 균일화시키고 분자량에따라 정밀하게 분리할 수 있습니다.
감사합니다.
결론부터 말씀드리면 분자량의 차이와 전하 상태 때문입니다.
DNA나 RNA와 핵산은 크기가 매우 커서 수십만 염기쌍에 달하기도 합니다.
또한, 인산-당 골격 때문에 항상 음전하를 띠므로, 단순히 크기에 따라 분리하면 됩니다.
이를 위해 구멍이 상대적으로 큰 아가로오스 겔이 적합한 것이죠. 아가로오스 겔은 농도를 조절하여 구멍 크기를 쉽게 바꿀 수 있어 다양한 크기의 핵산을 분리하는 데 유용합니다.
반면, 단백질은 핵산보다 훨씬 작고, 아미노산의 종류에 따라 다양한 전하를 가집니다.
따라서 분자량에 따른 정밀한 분리를 위해서는 폴리아크릴아마이드 겔처럼 더 미세한 구멍을 가진 매질이 필요합니다. 여기에 SDS라는 음이온 계면활성제를 처리하여 모든 단백질에 균일하게 음전하를 부여하고, 단백질의 복잡한 구조를 풀어 분자량에 의해서만 이동하도록 강제할 수 있죠.
핵산과 단백질 전기영동에 서로 다른 매질을 사용하는 이유는 분자 크기와 구조적 특성이 달라 각각에 적합한 분리 효율을 내기 위함입니다. 핵산은 크기가 상대적으로 크고 구조가 균일하여 거대 분자 분리에 적합한 아가로오스 겔을 사용하며, 단백질은 크기가 상대적으로 작고 구조가 다양하여 미세한 분리에 적합한 폴리아크릴아마이드 겔을 사용합니다.
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