데옥시리보뉴클레아제 I(DNase I)는 엔도뉴클레아제로, RNA 무결성을 유지하는 데에만 적용되는 것이 아니라 DNA 발자국 분석, 무작위 DNA 라이브러리 생성, 세포 용해물이나 단백질 추출물의 점착성 감소 등에도 적용됩니다. 한마디로, DNase I은 DNA의 효소 절단이 필요한 거의 모든 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 다음은 DNase I과 그 특정 응용 분야에 대한 자세한 소개입니다.

1. DNase I은 무엇인가요?
2. DNA 없는 RNA 추출을 위한 DNase I
3. 템플릿 DNA를 제거하기 위한 시험관 내 전사를 위한 DNase I
4. rRNA 제거를 위한 DNase I
5. DNA 라벨링을 위한 DNase I
6. 기타 응용 프로그램
7. DNase I 제품 선택 가이드

1. DNase I은 무엇인가요?

데옥시리보뉴클레아제 I(DNase I) 는 다양한 조직과 체액에 존재하는 단일 또는 이중 가닥 DNA를 소화할 수 있는 비특이적 엔도뉴클레아제입니다. 인산디에스테르 결합을 가수분해하여 5'-인산기와 3'-OH기를 포함하는 모노 및 올리고디옥시뉴클레오타이드를 생성할 수 있습니다. DNase I의 최적 작동 pH 범위는 7-8이며, 활성은 Ca2+에 따라 달라지며 Mn2+, Mg2+, Zn2+ 등과 같은 2가 금속 이온에 의해 활성화될 수 있습니다. Mg2+가 존재할 경우 DNase I은 이중 가닥 DNA의 모든 부위를 무작위로 전단합니다. Mn2+가 존재할 경우 DNase I은 동일한 부위에서 이중 가닥 DNA를 전단하여 블런트 말단 또는 1-2개 뉴클레오타이드 스티키 말단 오버행을 형성할 수 있습니다.

그림 1. Mg2+와 Mn2+가 존재하는 상황에서 DNase I에 의한 dsDNA 절단의 개략도.

DNase I 절단은 일반적으로 비특이적 절단으로 간주되지만, DNase I은 마이너 그루브 영역과 같은 특정 서열 단편에 작용할 가능성이 더 높고 퓨린-피리미딘 서열의 절단에 더 취약합니다. 그러나 DNase I이 이종 dsDNA에 작용하면 4개의 염기가 모두 절단되고 특정 염기에 대한 효과는 다른 염기에 대한 효과보다 3배 이상 크지 않습니다.

2. DNA 없는 RNA 추출을 위한 DNase I

생물학적 실험에서 첫 번째 단계는 RNA의 다양한 기능을 연구하기 위해 핵산을 준비하는 것입니다. 그러나 세포 용해 과정에서 DNA와 RNA가 종종 함께 방출되기 때문에 어떤 추출 용액을 사용하더라도 두 가지의 간섭을 피할 수 없으므로 특정 효소를 사용하여 간섭을 제거해야 합니다. 고품질 RNA 추출의 경우 DNase I을 사용하여 샘플에서 잔류 DNA를 제거합니다.

DNase I은 이중 가닥 및 단일 가닥 DNA를 올리고뉴클레오타이드 및 단일 뉴클레오타이드로 분해할 수 있으며, RNA 제조 제품의 DNA는 효과적으로 분해될 수 있습니다. 그런 다음 DNase I은 정지 완충액으로 가열하여 불활성화됩니다. 가열 과정 동안 RNA 분자의 헤어핀 구조가 열리므로 RNA가 역전사 과정에 직접 진입하는 것이 용이해집니다.
RNA의 품질은 실험 데이터에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 RNA 추출 중에 gDNA 잔류물을 완전히 피할 수 없으므로 일반적으로 하류 응용 프로그램(예: mRNA 발현 분석, 전사체 분석 등)에 도전하기 전에 DNase I로 RNA 샘플을 처리하여 잔류 gDNA를 소화하는 것이 좋습니다. gDNA 소화 단계는 RNA 추출 중, RNA 추출 후 또는 RNA 역전사 전에 수행할 수 있습니다. 제품 포지셔닝에 따라 Yeasen에서 제공하는 제품은 다음과 같습니다.

표 1: RNA 추출 또는 역전사 전 DNA 제거 관련 제품 목록

3. 템플릿 DNA를 제거하기 위한 시험관 내 전사를 위한 DNase I

시험관 내 전사(IVT)는 주로 DNA를 템플릿으로 사용하고, 해당 기질과 완충액을 사용하여 시험관 내 전사를 통해 RNA를 얻습니다. 시험관 내 전사 실험에서 T7, T3, SP6과 같은 RNA 중합효소가 일반적으로 RNA 합성에 사용됩니다. 합성된 RNA에는 DNA 잔류물이 있을 수 있습니다. DNA 잔류물을 제거하는 것은 하류 실험 개발에 유익합니다. 예를 들어, mRNA 백신 개발 단계에서 잔류물 제거는 하류 정제의 어려움을 줄이고 제품의 순도를 높일 수 있는 중요한 단계입니다. DNA 템플릿은 일반적으로 Recombinant DNase I(RNase-free)를 사용하여 제거합니다. mRNA 합성 공정에 따라 Yeasen에서 제공하는 제품은 다음과 같습니다.