실험 개요
아가로스 젤 전기영동은 DNA·RNA 단편을 크기에 따라 분리하는 가장 보편적인 기법이다. 음전하를 띤 핵산이 양극으로 이동할 때, 작은 단편이 더 빨리 이동하므로 전개 시간 후 크기 사다리(ladder)와 비교해 길이를 추정한다. 학부 실험에서는 PCR 산물 또는 제한효소 처리 산물을 1~2% 아가로스 젤에서 전개하고 EtBr 또는 SYBR Green으로 가시화한다. 예비보고서에서는 전기영동 이동도, 젤 농도와 분리능, 안전한 가시화 시약 선택을 다룬다.
이론 배경
전기영동 이동도
단편의 이동도 μ = v/E. 자유용액에서는 모든 길이의 DNA가 같은 전하/질량 비를 가져 분리되지 않지만, 젤의 분자체 효과 덕분에 작은 단편일수록 빨리 이동한다. 이동거리는 log(크기)에 거의 비례한다.
젤 농도와 분리 영역
0.5% 젤은 약 1~30 kb, 1% 젤은 0.5~10 kb, 2% 젤은 0.1~2 kb 분리에 적합하다. 작은 단편을 분리할수록 고농도 젤이 필요하다.
가시화 시약
EtBr은 강력하지만 변이원성이 있어 SYBR Safe 같은 저독성 대체재 사용이 권장된다. 두 시약 모두 dsDNA에 끼어들어가 UV 또는 청색광 하에서 형광을 낸다.
실험 장치 및 시약
- — 전기영동 장치(파워서플라이, 젤 박스)
- — 아가로스, TAE 또는 TBE 버퍼
- — DNA 사다리 마커, 로딩 다이
- — UV/청색광 트랜스일루미네이터
- — 전자레인지(젤 녹임용)
실험 절차
- 1.TAE 버퍼 100 mL에 아가로스 1 g(1% 젤)을 녹이고 전자레인지에서 가열한다.
- 2.60°C로 식힌 후 가시화 시약을 첨가하고 트레이에 부어 콤을 꽂는다.
- 3.굳은 젤을 전기영동 박스에 옮기고 버퍼로 잠기게 한다.
- 4.DNA 시료에 로딩 다이를 섞어 웰에 로드하고, 첫 웰에는 사다리 마커를 로드한다.
- 5.100 V로 30~60분 전개해 트래킹 다이가 젤 끝에서 1 cm 위까지 이동했을 때 종료.
- 6.트랜스일루미네이터에서 사진을 촬영한다.
데이터 처리
사다리 마커 각 밴드의 이동거리를 측정해 log(크기) vs 이동거리 검량선을 그린다. 시료 밴드의 이동거리를 검량선에 대입해 크기를 추정한다. 정량은 ImageJ로 밴드 강도를 측정해 상대 비교한다.
예비보고서 항목별 작성 팁
안전
EtBr 사용 시 변이원성을 명시하고 장갑·전용 폐기 절차를 적는다. 청색광 사용 시 UV 노출이 없다는 장점도 함께 기술.
예상 결과
PCR 산물이라면 예상 크기 밴드를 미리 적고, 비특이 밴드나 프라이머 다이머 위치도 함께 표시한다.
자주 하는 실수
- — 버퍼 없이 또는 너무 적은 양으로 전개하는 것 (과열로 젤 녹음)
- — 전압을 너무 높게 걸어 젤이 휘는 것
- — 로딩 다이를 깜빡하고 시료가 웰에서 빠져나가는 것
- — 사다리 마커 없이 시료만 로드하는 것
자주 묻는 질문
Q. 왜 DNA가 양극으로 이동하나요?
DNA의 인산기 골격이 음전하를 띠기 때문입니다. 중성 pH의 전기영동 버퍼에서 전체적으로 음전하 분자처럼 행동해 양극(+)으로 이동합니다.
Q. EtBr 대신 SYBR Safe를 써도 되나요?
네, 권장됩니다. 감도는 EtBr과 비슷하면서 변이원성이 크게 낮고 청색광에서 가시화가 가능해 UV 노출도 줄어듭니다. 다만 일부 오래된 트랜스일루미네이터는 SYBR Safe의 여기 파장과 맞지 않을 수 있어 미리 확인이 필요합니다.
참고 표준·문헌
본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.
- [1]Green, M.R., Sambrook, J. — Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 4th ed., CSHL Press, 2012
- [2]Nelson, D.L., Cox, M.M. — Lehninger Principles of Biochemistry, 8th ed., Macmillan, 2021