깁슨 어셈블리 클로닝 (Gibson Assembly Cloning)

한 줄 정의: 말단이 서로 겹치는 서열을 가진 여러 DNA 조각을 하나의 반응 튜브 안에서 순서대로 이어 붙여 원형 플라스미드나 긴 DNA 구조체를 조립하는 등온 클로닝 기법입니다.

쉽게 풀면

퍼즐 조각의 가장자리 모양이 맞는 조각끼리만 이어 붙이는 것과 비슷합니다. 깁슨 어셈블리는 이어 붙이려는 DNA 조각들의 끝부분을 서로 겹치도록 미리 설계한 뒤, 한 번의 반응으로 여러 효소가 순서대로 작용해 겹치는 부분을 이용해 조각들을 정확한 순서로 연결합니다. 제한효소로 자르고 붙이는 전통적인 방법보다 훨씬 많은 조각을 한 번에 이어 붙일 수 있습니다.

왜 중요한가

합성생물학 연구에서는 여러 유전자 요소를 조합해 새로운 플라스미드나 유전자 회로를 빠르게 조립해야 하는 경우가 많습니다. 깁슨 어셈블리는 제한효소 부위의 제약 없이 원하는 서열을 자유롭게 이어 붙일 수 있어 이런 조립 과정을 크게 단순화했습니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"Five DNA fragments with 20-40 bp overlaps were assembled into a single plasmid using Gibson assembly cloning."

20~40염기쌍 정도 겹치는 부분을 가진 다섯 개의 DNA 조각을 깁슨 어셈블리 클로닝으로 하나의 플라스미드에 조립했다는 내용입니다.

"Gibson assembly cloning was used to seamlessly join the promoter, coding sequence, and terminator without introducing extraneous restriction sites."

불필요한 제한효소 부위를 남기지 않으면서 프로모터, 코딩 서열, 종결자를 이음매 없이 연결하는 데 깁슨 어셈블리 클로닝을 사용했다는 의미입니다.

조금 더 깊게 보면

깁슨 어셈블리 반응은 일반적으로 5' 말단을 잘라내 겹치는 부분을 단일가닥으로 노출시키는 엑소뉴클레아제, 노출된 겹침 부위를 짝짓게 하는 어닐링 과정, 빈틈을 메우는 중합효소, 마지막으로 남은 틈을 봉합하는 라이가아제가 함께 작용하여 진행됩니다. 조각 수가 많아지고 겹치는 서열의 길이나 서열 유사도가 낮아질수록 조립 효율이 떨어질 수 있습니다.

주의할 점

겹치는 서열 부분에 반복 서열이나 이차구조를 형성하기 쉬운 부위가 있으면 원치 않는 조합으로 잘못 조립될 수 있어 설계 단계에서 서열을 미리 점검하는 것이 좋습니다.