SDS-PAGE

분자생물학· 생화학 Molecular Biology · Biochemistry
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1. 개요2. 구조

2.1. Buffer2.2. Gel

3. 여담4. 관련 문서

1. 개요

Sodium Dodecyl Sulfate - PolyAcrylamide Gel Electrophoresis의 줄임말이다.

DNA의 경우에는 전기영동을 할 때 한천(아가로스)를 Gel[1]로 사용하지만, DNA보다 크기가 작은 단백질들은 한천에 걸러지지 않는다[2]. 그렇기 때문에 이보다 더욱 촘촘한 구조로 되어 있는 Acrylamide Gel을 사용한다.[3] 즉, 해상능이 늘어나서 단백질을 분류하기 쉬워진다는 의미이다.

Acrylamide는 중합을 형성하여 Polyacrylamide라는 물체가 되고, 그물 형태가 되어 물체를 거른다. 만약 Gel에서 Acrylamide의 농도가 높을 수록 그물이 촘촘하게 형성되어 크기가 더 작은 샘플을 걸러 낼 수 있기 때문에, 샘플의 크기에 따라 농도를 달리 해서 사용한다.

단백질은 종류에 따라서 전하와 접힌 모양이 매우 다양하다. 그래서 전기영동을 하기 전에 'SDS'라는 계면활성제를 사용하여 음전하 코팅을 하고, 열처리를 하여 단백질을 풀어준다.[4]

사무엘 레이몬드와 루이스 바인트라우프가 전기영동을 위한 acrylamide gel을 실험적으로 밝혔고[5], 단백질 분류를 위한 전기영동에서의 Polyacrylamide gel의 사용례와 분류 기구 구조 및 실험 구성을 바루흐 데이비스가 1964년에 고안했다.[6]

울리히 래믈리가 황산 도데실 소듐(SDS)이 첨가된 Polyacrylamide Gel의 전기영동에서의 사용례를 발표[7]하여 SDS-PAGE가 고안되었다.

2. 구조

SDS-PAGE를 할 때 사용하는 Gel은 이렇게 생겼다.

2.1. Buffer

완충용액이라고도 불리는 Buffer는 글리신, 베타-메르캅토 에탄올[8], EDTA, 브로모페놀블루[9], Tris-HCl[10] 로 구성되어 있다.

2.2. Gel

Gel이 불연속적인 형태로 되어있다. 단백질을 모아주는 Stacking 부분과 샘플들의 분리가 이루어지는 Separating 부분으로 나눌 수 있다.

Gel에 전기를 가해주면 본격적인 전기영동이 일어니게 되는데, 첫번째로는 Buffer가 샘플들을 밀면서 이동하여 Stacking과 Separating의 사이 부분에 샘플을 모아준다.[11] 이때 심플을 모아 준다는 의미에서 'stacking'이라고 한다.

출발점이 같아진 샘플들이 실질적으로 전기영동을 하게되는 부분은 Separating 부분이다. 이때 Buffer는 속도가 빠르기 때문에 먼저 아랫쪽으로 빠져나가게 된다.

3. 여담

아가로스 겔 판은 생각보다 무르지 않다. 일반적으로 고체 배지보다는 단단한 수준. 따라서 엄청나게 조심해서 다루어야 할 정도로 다루기 어렵지는 않다.

4. 관련 문서

전기영동

[1] agarose gel [2] 3개의 뉴클레오타이드가 하나의 아미노산을 암호화한다는 점을 생각해보면 이해가 될 것이다. 실제로 크기를 비교해보면 유전자에서는 DNA보다 단백질의 크기가 훨씬 작다. [3] Davis, V. J., Ann. NY Acad. Sci., 121, 404(1964). [4] 접힌 helix의 3차 구조 단백질을 linear 형태의 1차 단백질로 바꿔준다. [5] S. Raymond and L. S. Weintraub, 1959. Acrylamide gel as a supporting medium for zone electrophoresis. Science 130: 711. [6] Davis, V. J., Ann. NY Acad. Sci., 121, 404(1964). [7] LAEMMLI, U. Cleavage of Structural Proteins during the Assembly of the Head of Bacteriophage T4. Nature 227, 680–685 (1970) [8] 단백질 분자 내 disulfide bond를 제거시켜주는 환원제이다. [9] 지시약의 한 종류. C19H10Br4O4S [10] pH 6.8 [11] 이는 샘플들을 한 곳에 모아서 실험을 더욱 정확하게 해 준다. 달리기 시합을 할 때 출발점을 같게하는 것과 같은 의미이다.