10051005ns 님의 블로그

1. 서론: 유전체 해독의 패러다임을 바꾸다21세기 생명과학을 지탱하는 가장 핵심 기술 중 하나가 바로 차세대 시퀀싱(Next Generation Sequencing, 이하 NGS)이다. 기존의 Sanger 시퀀싱이 높은 정확도에도 불구하고 느리고 비용이 많이 드는 한계가 있었다면, NGS는 이 문제를 극복하며 짧은 시간 안에, 저렴한 비용으로, 방대한 양의 DNA 또는 RNA 서열을 해독할 수 있게 해주었다. 이 기술은 인간 유전체 해독 이후 등장했으며, 지금은 암 연구, 감염병 진단, 맞춤형 치료, 후성유전체 분석, 메타유전체 분석 등 수많은 분야에서 활용되고 있다. 본 글에서는 NGS의 핵심 작동 원리와 주요 플랫폼, 실험 과정, 응용 분야에 대해 자세히 살펴본다.2. NGS란 무엇인가?NGS는 수..

1. 인간 유전체 프로젝트의 개요인간 유전체 프로젝트(Human Genome Project, HGP)는 인류 역사상 가장 방대한 과학적 도전 중 하나로, 인간의 유전 정보를 구성하는 모든 염기서열을 해독하고 유전자들의 위치 및 기능을 규명하는 것을 목표로 한 대규모 국제 공동 연구 프로젝트였다. 1990년에 공식적으로 시작되어 2003년에 완료된 이 프로젝트는 미국, 영국, 일본, 프랑스, 독일, 중국 등 20여 개국의 협력으로 이루어졌으며, 미국 국립보건원(NIH)과 영국의 웰컴 트러스트(Wellcome Trust)가 중심적인 역할을 수행했다. 프로젝트의 결과로 인간 유전체의 약 99%에 해당하는 30억 개 염기쌍의 염기서열이 정확히 분석되었고, 약 20,000~25,000개의 유전자 정보가 밝혀졌다...

1. 면역 시스템의 개요면역 시스템은 우리 몸을 외부 병원체로부터 보호하는 방어 체계로, 선천면역(Innate Immunity)과 적응면역(Adaptive Immunity)으로 나뉜다. 선천면역은 태어날 때부터 존재하며, 병원체의 침입을 신속하게 차단하는 1차 방어선이다. 피부, 점막, 보체 단백질, 자연살해세포(NK cell), 대식세포(macrophage) 등이 이에 포함된다. 반면, 적응면역은 특정 병원체에 대한 기억을 형성하여 보다 정교한 면역 반응을 유도하는 2차 방어선이다. B세포(B cell)와 T세포(T cell)가 핵심 역할을 하며, 항체(Antibody)와 세포독성반응을 통해 병원체를 제거한다.선천면역의 주요 구성 요소 중 하나는 물리적 장벽이다. 피부는 단단한 각질층으로 구성되어 있어..

1. 바이러스의 개요바이러스(Virus)는 살아있는 세포 내에서만 증식할 수 있는 미생물로, 독립적인 생명체와는 다소 다른 특징을 가진다. 바이러스는 단백질 외피(Capsid)와 유전체(Genome)로 이루어져 있으며, 일부 바이러스는 지질로 구성된 외피(Envelope)를 추가적으로 갖는다. 바이러스의 유전체는 DNA 또는 RNA로 구성될 수 있으며, 이중가닥(double-stranded) 또는 단일가닥(single-stranded) 형태로 존재할 수 있다. 이러한 특징에 따라 바이러스는 DNA 바이러스와 RNA 바이러스로 분류된다. 바이러스는 숙주 세포에 침입하여 자신의 유전 물질을 복제하고 단백질을 합성하는 방식으로 증식하며, 이 과정에서 숙주 세포의 대사 기구를 활용한다. 또한, 바이러스는 숙주 ..

1. 세포 주기의 개요세포 주기(Cell Cycle)는 세포가 성장하고 분열하는 과정을 조절하는 필수적인 생물학적 과정이다. 이는 간기(Interphase)와 분열기(M-Phase)로 나뉘며, 간기는 G1기, S기, G2기로 세분된다. G1기는 세포가 성장하고 단백질을 합성하는 단계이며, S기에서는 DNA 복제가 이루어진다. G2기에서는 세포 분열을 준비하는 과정이 진행된다. 이후 분열기에서는 세포가 두 개의 딸세포로 나뉜다. 이러한 세포 주기의 진행은 사이클린(Cyclin)과 사이클린 의존성 키나아제(Cyclin-dependent kinase, CDK)에 의해 정밀하게 조절된다. 세포 주기의 정상적인 조절이 이루어지지 않으면 세포 증식이 비정상적으로 증가하여 암 발생의 원인이 될 수 있다.2. 세포 주..

1. 세포 내 신호전달 네트워크의 개요세포는 외부 환경의 변화에 적절히 반응하고 내부의 항상성을 유지하기 위해 정교한 신호전달 네트워크를 활용한다. 신호전달 네트워크는 세포 표면의 수용체, 이차 전달자(second messenger), 단백질 키나아제(protein kinase), 전사인자(transcription factor) 등이 상호 작용하여 특정한 생리적 반응을 유도하는 과정이다. 이러한 네트워크는 성장과 분열, 분화, 면역 반응, 스트레스 반응, 세포 사멸 등 다양한 생물학적 기능을 조절한다. 신호전달 네트워크는 크게 세포 표면 수용체 신호전달, 세포 내 이차 전달자 시스템, 단백질-단백질 상호 작용 및 유전자 발현 조절 경로로 구성된다. 세포 외부의 신호가 세포막 수용체를 통해 인식되면, 특정..

1. G-단백질 신호전달 개요G-단백질 연결 수용체(GPCR, G-protein-coupled receptor)는 세포막을 7번 관통하는 막관통 단백질로, 신호 분자가 결합하면 세포 내에서 G-단백질을 활성화하여 다양한 생리학적 반응을 유도한다. GPCR 신호전달은 신경전달, 호르몬 조절, 면역 반응, 감각 신호전달 등 다양한 세포 기능을 조절하는 중요한 역할을 한다. G-단백질은 α, β, γ 세 개의 소단위로 구성되며, 신호전달 과정에서 GTP와 GDP의 교환을 통해 활성화된다. G-단백질 신호전달은 다음과 같은 단계로 진행된다. 신호 인식(Signal Recognition) 단계에서는 외부 신호 분자(리간드)가 GPCR에 결합하면 수용체의 구조적 변화가 일어난다. G-단백질 활성화(G-protein..

1. 세포 신호전달의 개념세포 신호전달(Cell Signaling)은 세포가 외부 및 내부 환경의 자극을 감지하고 이에 반응하는 과정을 의미한다. 이 과정은 생명체의 항상성을 유지하고, 성장, 분화, 면역 반응, 세포 사멸 등 다양한 생리적 기능을 조절하는 데 필수적이다. 신호전달은 특정한 신호 분자(리간드)가 세포막 수용체와 결합함으로써 시작되며, 일련의 분자적 상호작용을 통해 세포 내 반응을 유도한다. 신호전달 경로는 외부 신호를 수용하는 수용체(Receptor), 신호를 전달하는 세포 내 단백질, 그리고 최종적으로 세포의 반응을 조절하는 전사 인자 등으로 구성된다. 세포 신호전달의 정교한 조절이 이루어지지 않으면 암, 대사질환, 신경질환 등 다양한 질병이 발생할 수 있다.2. 주요 세포 신호전달 경..

1. 세포 신호전달 개요세포 신호전달(Cell Signaling)은 생명체 내에서 세포들이 서로 정보를 교환하고 반응하는 필수적인 과정이다. 이 과정은 세포의 생존, 성장, 분화, 면역 반응, 항상성 유지 등 다양한 생리학적 기능을 조절한다. 세포 신호전달은 신호 분자의 합성 및 방출, 수용체에 의한 신호 감지, 신호 증폭 및 전달, 그리고 최종적으로 특정 유전자의 발현 조절로 이어진다. 신호전달 체계는 신호 분자의 특성에 따라 호르몬, 신경전달물질, 성장인자, 사이토카인 등으로 분류되며, 다양한 신호 경로를 통해 세포의 반응을 조절한다. 특히, 세포 외부에서 전달된 신호는 세포막을 통과하여 내부로 전달된 후, 특정한 단백질과 결합하여 세포 내에서 생화학적 반응을 유도한다. 세포 신호전달 과정의 정확성은..

1. 후성유전학의 개요후성유전학(Epigenetics)은 DNA 서열의 변화 없이 유전자의 발현이 조절되는 현상을 연구하는 학문이다. 이는 DNA 메틸화(DNA Methylation), 히스톤 변형(Histone Modification), 비암호화 RNA(Non-coding RNA)와 같은 다양한 기작을 통해 이루어진다. 후성유전적 조절은 세포의 발달, 분화, 노화, 그리고 질병 발생에 중요한 역할을 하며, 환경적 요인이 이러한 후성유전적 변화를 유도할 수 있다. 예를 들어, 영양 상태, 스트레스, 독소, 생활 습관 등은 후성유전적 변화를 일으켜 특정 유전자의 발현을 증가시키거나 억제할 수 있다. 이러한 연구는 유전자가 단순히 부모로부터 물려받은 고정된 정보가 아니라, 환경과의 상호작용에 의해 조절될 수..