DNA 컴퓨팅은 생체 분자들의 막대한 병렬성을 정보 처리 기술에 적용한 기술로, Np-complete문제를 해결하기 위하여 사용되고 있다. 하지만 DNA 컴퓨팅 기술만으로 NP-complete 문제를 해결할 경우에는 해를 찾지 못하거나 많은 시간이 걸리는 문제점이 있다. 본 논문에서는 DNA 코딩 방법을 적용하여 DNA 서열을 효율적으로 표현하고, 반응횟수 만큼 합성과 분리 과정을 거쳐 코드를 생성하는 ACO(Algorithm for Code Optimization)를 제안했다. 그리고 ACO를 NP-complete 문제 중의 하나인 Hamiltonian Path Problem에 적용하였다. 그 결과 ACO는 Adleman의 DNA 컴퓨팅 알고리즘 보다 가변길이의 DNA 코드를 효율적으로 표현할 수 있다는 것을 확인하였다. 또 한 ACO는 Adleman의 DNA 컴퓨팅 알고리즘 보다 탐색 시간과 생물학적 오류율을 50%정도 줄일 수 있었으며, 빠른 시간 내에 정확한 경로를 탐색할 수 있었다.
대용량의 DNA 정보 저장, DNA 서열 저작권 보호를 위한 DNA 워터마킹, 및 비밀 통신을 위한 DNA 스테가노그라픽에 대한 관심이 증대되면서, 원본 DNA 서열의 기능 유지와 복원이 가능한 가역성 DNA 워터마킹이 필요하다. 본 논문에서는 비부호영역 DNA 서열을 이용한 DE(Difference expansion) 기반 가역 DNA 워터마킹 기법을 제안한다. 가역 DNA 워터마킹에서는 생물학적 기능 변경이 없고, 문자 형태의 서열 내에 대용량의 데이터를 은닉하여야 하며, 원본 DNA 서열이 복원되어야 한다. 제안한 방법에서는 문자 서열을 십진수 형태의 수치계수로 변환한 다음, 인접 수치 계수 쌍의 DE 기반 다중비트 은닉 방법(DE-MBE, DE based multiple bits embedding)과 이전 은닉 수치계수를 예측으로 한 연속 DE 기반 다중비트 은닉 방법들(C-DE-MBE, consecutive DE based multiple bits embedding)에 의하여 워터마크가 은닉된다. 은닉 과정에서는 워터마크된 서열에 의하여 부호영역을 나타내는 허위 시작코돈 발생을 방지하기 위하여 비교 탐색을 수행한다. 실험 결과로부터 제안한 방법이 기존 방법에 비하여 높은 은닉 용량을 가지며, 허위 시작코돈이 발생되지 않으며, 기준 서열없이 원본 DNA 서열이 복원됨을 확인하였다.
The helical periodicity of the triple-stranded $(dT)_n{\cdot}(dA)_n{\cdot}(dT)_n$ sequence was determined by measuring gel-mobilities of bent DNA fragments containing the sequence. In the bent DNA fragments, a $GA_{22}G$$CT_{22}C$ sequence was located between two bent DNA loci composed of six $A_{6}{\cdot}T_{6}$ repeats. and the DNA length between the bent DNA loci was varied by 1 base pair over a full helical turn. The gel mobility of each bent DNA fragment reflected the overall extent of DNA bending and varied with the DNA length between the two bent loci. Mobilities of the bent DNA fragments in 5% polyacrylamide gel were measured after preincubating the DNA fragments both in the presence and absence of $CT_{22}C$ oligonucleotide. By comparing the bent DNA fragments containing an intermolecular triplex structure with those of a genuine duplex structure in the gel mobilities, the helical periodicity of the $T_n{\cdot}A_n{\cdot}T_n$ triplex DNA was determined to be $11.5({\pm}0.3)bp/turn$.
사람에게서 유래된 DNA시료의 X,Y 특이의 alphoid gene을 PCR법으로 분석하면 성별을 확인할 수 가 있다. PCR법으로 alphoid gene을 분석한바 매우 예민도가 높아 genomic DNA 약 60pg까지 성별을 분석할 수 있었다. 그리고 성별이 혼합되어 있는 DNA에서 female DNA의 1/10비 까지는 male DNA를 분석할 수 있었다. 따라서 이 결과는 혼합된 DNA에서 X,Y 특이의 alphoid gene을 분석하는데 기준으로 활용할 수가 있다.
고고 유적지에서 출토된 뼈에서 추출한 DNA는 부식산과 풀빅산 등의 토양성분과 콜라겐 등 다양한 오염물질이 포함되어 있어 DNA의 추출 및 분석이 매우 어렵다. 본 연구에서는 phenol 추출법, silica 추출법 등 두 가지 대표적인 고대 DNA 추출법의 효율을 DNA 증폭 결과에 의하여 비교하였다. 또한 울트라급의 초음파를 시료 용해에 적용한 후 silica 추출법으로 DNA를 분리한 방법이 기존의 phenol 및 silica 추출법에 비하여 미토콘드리아 DNA와 아밀로제닌 유전자 증폭 결과가 더 우수한 것으로 나타났다.
This paper presents a microextractor for the separation of DNA molecules by their sizes. The DNA microextractor immobilizes the DNA molecules of specific size in the micropillar array by adjusting the period of the crossed electric field, thus providing a starting-point independent target DNA extraction method without separation process monitoring. The DNA microextractor has been fabricated by a three-mask micromachining process. The velocity of three different DNA molecules has been measured at the electric field of E=5V/0.8cm in the fabricated DNA microextractor, resulting in the reorientation times of $4.80{\pm}0.44sec,\;7.12{\pm}0.75sec$, and $9.88{\pm}0.30sec$ for ${\lambda}$ DNA, micrococcus DNA, and T4 DNA, respectively. T4 DNA is trapped in the micropillar array when the crossed electric field of 5V/0.8cm is applied alternately at a 10 second time interval. The present DNA microextractor filters the DNA in a specific size range by adjusting the magnitude and/or the period of the crossed electric field applied in the micropillar array.
Microgram quantities of DNA per gram soil were recovered with SDS- based and freeze-and thaw procedures. The average DNA fragment size was > 23 Kb. This method generated minimal shearing of extracted DNA. However, the DNA extracts still contained considerable amounts of humic impurities sufficient to inhibit PCR. Several approaches were used to reduce the interferences with the PCR (use of CTAF in extraction step, Elutip-d column purification, addition of BSA to PCR buffer) to accomplish PCR with DNA extract as a template. Most of the DNA extracts were not digested completely by restriction endonuclease, and CTAB-TREATED ane Elutip-d column purified DNA extracts were partially digested. Regarding as restriction enzyme digestion, all PCRs failed to amplify 16S rRNA gene fragments in the DNA extracts. In the case of DNA extracts only where BSA was added to PCR buffer, PCR was successfully conducted whether the DNA extracts were treated with CTAB or purified with columns. However, these two treatments were indispensable for humic impurity-rich DNA extracts to generate the PCR-compatible DNA samples. Direct extraction of DNA, coupled with these procedures to remove and relieve interferences by humic impurities and followed by the PCR, can be rapid and simple method for molecular microbiological study on soil microorganisms.
DNA-dependent protein kinase catalytic subunit (DNA-PKcs), a member of the phosphatidylinositol 3-kinase-related kinase family is a well-known player in repairing DNA double-strand break through non-homologous end joining pathway. This mechanism has allowed us to understand its critical role in T and B cell development through V(D)J recombination and class switch recombination, respectively. We have also learned that the defects in these mechanisms lead to the severely combined immunodeficiency (SCID). Here we highlight some of the latest evidence where DNA-PKcs has been shown to localize not only in the nucleus but also in the cytoplasm, phosphorylating various proteins involved in cellular metabolism and cytokine production. While it is an exciting time to unveil novel functions of DNA-PKcs, one should carefully choose experimental models to study DNA-PKcs as the experimental evidence has been shown to differ between cells of defective DNA-PKcs and those of DNA-PKcs knockout. Moreover, while there are several DNA-PK inhibitors currently being evaluated in the clinical trials in an attempt to increase the efficacy of radiotherapy or chemotherapy, multiple functions and subcellular localization of DNA-PKcs in various types of cells may further complicate the effects at the cellular and organismal level.
1-Base의 non Watson-Crick 결합과, Dangling end(결합이 이루어진 두 개의 DNA strand 중 한쪽 끝이 다른 쪽 끝보다 짧은 경우)를 허용하는 nearest-neighbor model을 사용하여 DNA/DNA Hybridization 예측 시스템을 구현하였다. DNA 컴퓨팅을 기존의 실리콘 컴퓨터를 이용하여 접근하는 이러한 방법은 좀 더 효율적인 분자 알고리즘의 개발과 DNA 컴퓨팅에 사용될 수 있는 더욱 신뢰성 있는 DNA 시퀀스의 설계에 도움을 줄 수 있을 것이다.
최근 DNA 분자의 병렬성을 이용한 DNA 컴퓨팅 기법들이 활발히 개발되고 있다. 그러나, DNA 컴퓨팅은 실제 생체 분자인 DNA를 사용하기 때문에 생체분자의 화학적 성질에 의한 오류의 가능성을 항상 내포하고 있다. 이러한 문제를 극복하고자 오류의 가능성을 최소화시키는 방법들이 연구되고 있고, 특히 DNA 서열을 만들 때 오류의 가능성을 최소화시키는 방법들이 많이 연구되고 있다. 본 논문에는 현재 개발하고 있는 시스템인 NACST를 간단히 소개한 후, DNA 컴퓨팅에 사용할 DNA 서열을 생성하기 위해서 유전자 알고리즘을 사용하는 방법을 제안하며, 유전자 알고리즘을 이용하여 DNA 서열을 효율적으로 생성하기 위한 적합도 함수들에 대해서 구체적으로 살펴보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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