겔 전기영동

겔 전기영동 (Gel electrophoresis)은 전기장을 이용하여 전하를 띤 분자들을 겔 매트릭스 내에서 분리하는 생화학 및 분자생물학적 기법이다. 주로 DNA, RNA, 단백질 등의 거대분자들을 분리, 분석, 정량하는 데 사용된다. 겔은 다공성 매트릭스로 작용하여 분자의 크기, 전하, 모양에 따라 이동 속도를 다르게 한다. 작은 분자는 겔의 구멍을 쉽게 통과하여 빠르게 이동하는 반면, 큰 분자는 겔의 구멍을 통과하기 어려워 느리게 이동한다.

원리

겔 전기영동은 분자들이 전기장 내에서 받는 힘에 의해 이동하는 원리를 이용한다. 분자는 전하를 띠고 있기 때문에 전기장 내에서 힘을 받아 이동하게 되는데, 이동 속도는 분자의 전하량과 크기, 그리고 겔 매트릭스의 특성에 따라 달라진다. 일반적으로 DNA와 RNA는 인산기를 가지고 있어 음전하를 띠기 때문에 전기장 내에서 양극(+) 방향으로 이동한다. 단백질은 아미노산의 종류에 따라 양전하, 음전하 또는 중성을 띌 수 있으며, pH에 따라 전체 전하가 변할 수 있다.

겔의 종류

겔 전기영동에 사용되는 겔은 주로 아가로스 겔과 폴리아크릴아마이드 겔 두 가지가 있다.

• 아가로스 겔 (Agarose gel): 아가로스는 해조류에서 추출한 다당류로, 비교적 큰 분자량의 DNA 또는 RNA를 분리하는 데 적합하다. 아가로스 겔은 제작이 용이하고 넓은 범위의 분자 크기를 분리할 수 있다는 장점이 있다.

• 폴리아크릴아마이드 겔 (Polyacrylamide gel): 폴리아크릴아마이드는 아크릴아마이드와 비스아크릴아마이드의 중합체로, 아가로스 겔보다 작은 구멍 크기를 가지므로 단백질이나 작은 DNA/RNA 조각을 분리하는 데 적합하다. 폴리아크릴아마이드 겔은 분해능이 높아 미세한 크기 차이를 가진 분자들을 분리할 수 있다. SDS-PAGE는 단백질을 변성시켜 크기에 따라 분리하는 데 사용되는 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동의 한 종류이다.

응용 분야

겔 전기영동은 다양한 분야에서 널리 사용된다.

• DNA/RNA 분석: PCR 산물 확인, DNA 시퀀싱, 유전자 크기 측정, RNA 발현 분석 등에 사용된다.
• 단백질 분석: 단백질 크기 측정, 단백질 발현량 분석, 단백질 정제, 단백질-단백질 상호작용 연구 등에 사용된다.
• 법의학: DNA 지문 감식을 통해 범죄 수사에 활용된다.
• 임상 진단: 유전 질환 진단, 감염성 질환 진단 등에 활용된다.

추가 정보

겔 전기영동 결과는 염색, 방사성 동위원소 표지, 형광 표지 등의 방법을 통해 시각화할 수 있다. 겔 전기영동은 비교적 간단하고 저렴한 방법이지만, 결과를 정확하게 해석하기 위해서는 경험과 숙련도가 필요하다.