복구효소와 전 유전체 증폭을 이용한 분해된 DNA에서의 STR 유전자형 분석

Abstract

[한글]법의 영역에서 분석 대상이 되는 시료는 분해되어 있으며, 그 총량이 적다는 특징을 가진다. 그러므로 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction; PCR) 수행 시, 성공률이 낮으며 유전자 분석이 어려운 경우가 많다. 이를 극복하기 위하여 증폭 대상 유전자의 크기를 작게 구축하는 방향의 연구가 수행되어 왔으며, 분해된 시료에서 그 효과가 입증되었다. 최근에는 효소를 이용하여 손상된 DNA를 복구하려는 새로운 방법이 시도되고 있으며, 전 유전체 증폭 방법을 이용하여 낮은 DNA 농도를 극복하려는 연구 또한 나타나고 있다. 그러나 여러 종류의 손상시료에서 복구효소의 복구 작용 및 효율이 현재 검증되지 않았으며, 법의 영역에서 전 유전체 증폭 방법의 적용 가능성을 제시한 연구 또한 많지 않다. 그러므로 본 연구에서는 인위적, 자연적으로 분해된 여러 종류의 손상된 DNA 시료를 대상으로 복구효소의 효율을 검증하였으며, multiple displacement amplification (MDA)을 기반으로 한 전 유전체 증폭 방법의 민감도 평가와 복구효소와 전 유전체 증폭 연계 방법 구축을 통해 법의 분야에서 전 유전체 증폭 방법의 적용 가능성을 제시하고자 하였다. 이에 복구 및 PCR을 수행하기 위한 연계 과정을 구축하였으며, 다양한 손상 시료를 대상으로 실험을 수행하여 상염색체 짧은연쇄반복(short tandem repeat; STR) 유전자의 증폭률을 비교하였다. 그 결과 자외선 및 산화 라디칼, 그리고 산과 열에 의해 인위적으로 손상된 DNA 시료와, 2주간 직사광선 및 대기 중에 노출하여 자연적으로 분해된 건조된 혈액 및 타액 시료에서는 복구효소를 사용한 경우 복구 효과를 확인할 수 있었으나, 오래된 유해에서 추출한 DNA와 같이 분해의 정도가 매우 심한 시료에서는 미약한 복구 효과만을 나타내었다. 또한, 전 유전체 증폭 방법에 사용되는 주형 DNA의 초기량을 감소시켜 민감도 실험을 수행하였을 때, 최소 500 pg의 DNA를 사용한 경우에는 실험한 15개 유전자 좌위에 대해서 대립유전자 유실 현상 없이 모든 유전자형을 얻을 수 있었으며, 31.3 pg과 같이 매우 적은 양의 DNA를 사용한 경우에는 대립유전자 유실 현상이 일부 나타나기는 하였으나 상당히 증가된 증폭량을 얻을 수 있었다. 그러나 자연적으로 분해된 시료를 대상으로 복구 및 전 유전체 증폭 연계 방법의 활용 가능성을 평가한 결과, 증폭물을 얻지 못하였으므로 연계방법을 적용하기 어려울 것으로 나타났다. 종합하면, 복구효소는 자외선에 노출된 시료, 산화된 시료, 산과 열에 의해 분해된 시료의 STR 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 나타났으나, 오래된 유해에서 추출한 DNA와 같이 분해가 매우 심한 시료에서는 적용되기 어려울 것으로 생각된다. MDA 방법에 기반을 둔 전 유전체 증폭 방법은 매우 적은 양의 중요한 시료를 보존하는데 유용할 것으로 생각되나, 분해된 시료를 증폭하는데 미미한 효과를 나타내었으므로 추후 분해된 시료에 적용 가능한 전 유전체 증폭 방법에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

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