침묵 둘연변이가 프라이머에 미치는 영향이 궁금합니다.
프라이머 결합 부위에서 형질에는 영향이 없지만 염기서열이 바뀌는 침묵 돌연변이가 발생해 염기서열이 변하면 pcr 검사의 진단 효율이나 정확도에 영향을 미칠 수 있나요?? 그리고 이러한 경우는 실제로 임상실험이나 연구를 할때 고려되니요?? 아니면 극히 드문 경우인가요??
먼저 침묵 돌연변이라도 프라이머 결합 부위에 발생하면 PCR 진단 효율과 정확도에 치명적인 영향을 줄 수 있습니다.
왜냐하면 PCR은 단백질 형질이 아닌 '염기서열의 상보적 결합' 원리를 이용하기 때문에, 염기 하나만 바뀌어도 프라이머가 붙는 결합력이 약해지거나 아예 붙지 못하게 되기 때문입니다. 특히 DNA 중합효소가 시작되는 프라이머의 3' 끝부분에 변이가 생기면 증폭 자체가 일어나지 않아, 실제 양성임에도 음성으로 나오는 위음성 결과가 발생합니다.
그리고 이러한 상황은 임상 현장에서는 생각보다 핵심 변수가 될 수 있습니다.
코로나19와 같이 변이가 잦은 바이러스의 경우, 특정 부위의 돌연변이로 인해 기존 진단법이 무용지물이 되는 사례가 여러번 발생하기도 했었습니다.
1명 평가침묵 돌연변이는 단백질의 아미노산 서열을 변화시키지는 않지만 프라이머가 결합해야 하는 특정 염기서열 자체를 변형시키기 때문에 피씨알 검사의 진단 효율과 정확도에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 프라이머의 삼차 말단 부위에 돌연변이가 발생하면 상보적 결합이 불안정해져 유전자 증폭이 제대로 이루어지지 않거나 아예 실패할 수 있으며 이는 실제 임상 진단이나 연구 현장에서 위음성 결과를 초래하는 중요한 요인으로 간주됩니다. 바이러스와 같이 변이 속도가 빠른 병원체를 대상으로 하는 검사 설계 시 이러한 서열 변화는 빈번하게 고려되는 사항이며 이를 방지하기 위해 보수적인 유전자 영역을 표적으로 삼거나 다중 프라이머를 사용하는 등의 전략이 필수적으로 적용됩니다.
1명 평가안녕하세요.
침묵 돌연변이는 단백질의 아미노산 서열을 바꾸지 않기 때문에 형질이나 기능에는 직접적인 변화가 없는 경우가 많지만, PCR에서 사용하는 프라이머 결합이라는 핵산 수준의 과정에는 영향을 미칠 수 있습니다.
PCR은 프라이머가 주형 DNA의 특정 염기서열과 완전하거나 거의 완전한 상보적 결합을 형성해야 효율적으로 증폭이 일어나는 반응입니다. 그런데 프라이머 결합 부위에 침묵 돌연변이가 발생하면, 비록 그 변화가 아미노산을 바꾸지 않더라도 프라이머와 주형 사이의 염기 상보성이 깨지게 됩니다. 이 경우 결합 안정성이 떨어지면서 프라이머가 잘 붙지 않거나, 결합하더라도 쉽게 떨어져 증폭 효율이 감소할 수 있습니다. 특히 프라이머의 3′ 말단 근처에서 염기 하나만 바뀌어도 DNA polymerase의 연장이 크게 저해되어 위음성이 발생할 가능성이 커집니다.
그래서 임상 검사나 연구용 PCR을 설계할 때에는 이러한 가능성을 반드시 고려하는데요 집단 내에서 보존성이 높은 서열을 프라이머 표적으로 선택하고, 필요할 경우 하나의 표적만이 아니라 여러 유전자 영역을 동시에 증폭하는 다중 PCR 전략을 사용하며, 신규 변이가 보고되면 프라이머 서열을 주기적으로 업데이트합니다. 즉, 침묵 돌연변이가 프라이머 결합을 방해하는 상황은 분자진단에서는 항상 염두에 두고 설계 단계에서 대비하는 변수에 가깝습니다. 다만 유전체 변이가 매우 드문 인간의 보존 유전자 영역을 대상으로 할 경우에는 실제 문제로 나타날 빈도가 낮을 뿐이며, 변이율이 높은 대상에서는 훨씬 현실적인 위험 요소로 취급됩니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요.
프라이머 서열 중 한두 군데에 침묵 돌연변이가 생기더라도 PCR 반응이 아예 실패하는 경우는 드뭅니다. 단순히 실험 용으로 사용하는 일반적인 상황에서는 이러한 약간의 효율 저하가 전체 결과에 결정적인 영향을 미치지 않으므로 큰 문제 없이 진행되기도 합니다.
다만, 임상 진단 등에 사용되는 프라이머는 이러한 사소한 변이 가능성까지 계산에 넣으며, 변이가 생겨도 결합을 유지할 수 있도록 프라이머 길이를 조절하거나 반응 조건을 최적화하여 안정성을 높일 수 있도록 합니다.
1명 평가안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
프라이머 결합 부위에 침묵 돌연변이가 생기면 단백질 기능은 같아도 염기의 불일치로인해서 결합력이 감소하고, PCR 증폭 효율이나 위음성, 위험ㅇ ㅣ실제로 보고되고 있습니다.
임상이나 연구에서는 이를 고려해서 보존서열 선택이나 degenerate primer를 사용하기도 합니다.
감사합니다.