생물정보분석 SNP chip을 사용하는 이유?

SNP란 무엇이고, 왜 생물정보분석 분야에서 SNP chip을 사용하는지 알아보자!!!

 

안녕하세요. 오늘은 생물정보분석 분야의 내용에 대해 다루겠습니다. SNP chip에 대해서 조금 설명해 볼까 하는데 사실 저도 명확하게 잘 알지는 못해서 부족한 부분이 있을 수 있으니 너그럽게 봐주세요. 감사합니다.

 

 

 

 

SNP 사용 이유

 

SNP는 single nucleotide polymorphism의 약자로, DNA 염기서열의 1bp의 변화를 말하며 집단을 비교 시 사용합니다. 수많은 변이 중 SNP를 쓰는 이유는 유전체 전체에 고르게 퍼져있어 genome-wide 하기 때문이며 이때 전체 genome을 커버할 수 있는 snp이어야 합니다. 단, 특정한 기능을 대변하지는 않으며 이후 해당 유전체와 얼마나 연관(association)되어 있는지 p-value로 판단합니다.

 

SNP의 준비물로는 reference genome, whole genome sequence reads(집단의 조성(유전체 변이))이 있습니다.

 

SNP genotyping

Genotyping이란 유전체 서열상의 변이 Genotype을 알아내기 위한 실험 기법을 말합니다. SNP Genotyping은 Genotyping을 진행하여 염기서열을 조사함으로써 각 개체의 염기서열 차이를 규명하는 것입니다. 개인간에 존재하는 0.1%의 유전적 차이에 의해 서로 다른 모습과 같은 외형적 모습, 유전 질병 등을 나타내게 되는데, 각 개인에서 나타나는 독특한 유전적 변이들을 밝혀내는 것을 SNP Genotyping이라 합니다. 이러한 SNP genotyping을 함으로써 SNP가 맞춤의학, 즉 질병의 예방, 진단, 치료에 중요한 영향을 줄 수 있습니다.

 

SNP genotyping의 원리

SNP genotyping의 원리에는 시료의 준비방법과 검색 방법의 차이에 따라 4가지가 있습니다.

 

 

 

 

1) Allele-Specific Hybridization

 

Allele-Specific Oligonucleotide hybridization(ASO)는 hybridization으로 염기서열 차이를 구별하는 방법입니다. 2가지의 서로 다른 allel-specific probe가 정확하게 일치(perfect match)할 때만 상보적 표적 염기서열에 결합하도록 설계됩니다.(Hybridization) 이러한 Hybridization 방법은 대립유전자를 구별하는 곳에 효소가 포함되지 않는 가장 간단하면서도 흔하게 사용되는 genotyping 방법입니다.

 

 

2) Primer Extension

 

DNA polymerase는 primer의 3'-말단이 DNA 주형(template)과 상보적으로 정확히 일치할 때에 DNA 합성을 시작하여 PCR 산물이 생성되지만 불일치하는 경우에는 DNA 합성이 일어나지 않습니다. 따라서 PCR산물이 여부에 따라서 표적 DNA의 대립 유전자형을 추측해 볼 수 있습니다. 가장 일반적으로 형광물질이 표지 된 ddNTP(dideoxynucleotide terminator) terminator를 이용하여 chain extension을 중단시켜 확인하는 방법을 사용합니다.

 

 

 

3) Allele-Specific Oligonucleotide Ligation

 

Ligation 방법은 각 대립 유전자 형에 특이적인 2개의 oligonucletide probe와 형광물질로 표지된 공통의 probe 1개 등 모두 3종류의 probe가 필요합니다. 각 대립유전자형 특이 probe의 3'-말단부는 공통 probe의 5'-말단부에 바로 인접하도록 제작됩니다. 대립유전자 특이 probe와 template의 염기서열이 정확하게 상보적으로 일치하는 경우, 대립유전자형 특이 probe와 형광표지 된 probe사이에 ligation 반응이 일어나고, 그렇지 않은 경우에는 ligation 반응이 일어나지 않습니다. 따라서 Ligation 발생 여부에 따라서 표적 DNA에 존재하는 대립유전자형을 추측할 수 있습니다.

 

 

4) Cleavage

 

Invador Assay라고 하며, PCR 증폭 없이 Fluorescence Resonance Energy Transfer(FRET)을 이용하는 SNP 분석방법입니다. 이 방법은 두가지 대립 유전자형에 대응하는 primary probe와 다형성 부위의 upstream 서열에 상보적으로 일치하는 Invador oligo 등 세 가지 probe가 반응에 사용됩니다.

 

이상으로 SNP chip의 사용 이유와 원리, SNP genotyping에 대해 알아보았습니다. 감사합니다.