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DNA의 염기서열을 결정하는 방법에는 2가지가 있는데, 이들 방법을 개발한 사람의 이름을 따서 각각 맥삼-길버트 법(Maxam-Gilbert procedure)과 생어 디데옥시 법(Sanger dideoxy procedure)이라 부른다.

맥삼-길버트 방법은 특정 DNA 절편을 준비하여 이중나선 DNA를 단일가닥으로 분리한 후 가닥의 한쪽 말단(5'말단 또는 3'말단)에 인(P)의 방사성동위원소(³²P)를 붙여서 방사성을 띠게 한다.

이들 시료를 4개의 시험관으로 나누고 각 시험관에 화학물질을 첨가하여 DNA 단일가닥에서 1~2종류의 특정 염기만을 파괴시키는 과정을 거친다. 보통 많이 쓰이는 방법은 4개의 시험관 각각에 시토신(C), 시토신과 티민(C＋T), 구아닌(G), 아데닌과 구아닌(A＋G) 등의 파괴물질을 첨가하는 것이다. 각 시험관에는 수많은 DNA 가닥들이 존재하고, 특정 염기를 파괴하는 화학반응은 DNA 가닥들에 무작위적으로 일어나기 때문에 화학반응 후 각각의 시험관에는 길이가 서로 다른 DNA 가닥들이 존재하게 된다.

이들은 겔 전기영동에 의해 분리되는데 하나의 염기 차이도 분리시킬 수 있는 폴리아크릴아마이드 겔(polyacrylamide gel)이 사용된다. 4종류의 시험관 속의 시료를 4레인에 동시에 전기영동시킨 후 겔을 자기방사법에 의해 X선 필름에 감광시키면 띠가 나타난다.

이 필름에는 4종류의 반응(C, C＋T, G, A＋G)에 따른 4개의 가로줄이 나타나고, 각 가로줄에는 길이가 서로 다른 DNA 가닥들이 띠로 나타난다. G 반응에 해당하는 레인의 가로줄에 나타난 띠는 G라 읽고, A＋G 가로줄에 나타난 띠는 G 반응 가로줄에 나타난 띠와 같은 띠가 있으면 G로, 없으면 A로 읽고, C 가로줄의 띠는 C로 읽으며, C＋T 가로줄의 띠는 C 가로줄에 나타난 띠와 같은 띠가 있으면 C로, 없으면 T로 읽는다. DNA 가닥의 길이가 작을수록 전기영동 겔에서는 빨리 이동하기 때문에, 맨 밑에서부터 띠를 읽으면 DNA 가닥의 염기서열을 결정할 수 있게 된다.

생어의 방법은 먼저 일정한 양의 특정 DNA의 절편을 준비하고, 2중나선 DNA를 단일가닥으로 분리한 후 4개의 시험관에 나눈다.

각 시험관에서 짧은 조각의 프라이머(primer：보통 15~20개의 염기로 구성됨)를 DNA 단일가닥에 중합시킨다. 그런 후 DNA 단일가닥을 주형으로 해서 상보적 DNA를 합성할 수 있는 4종류의 뉴클레오타이드와 DNA 중합효소를 각 튜브에 넣어준다. 또한 각 튜브에는 디데옥시뉴클레오타이드삼인산(dideoxy nucleotide triphosphate)이라 불리는 뉴클레오타이드 유사체를 첨가한다.

만일 정상적인 뉴클레오타이드만이 들어 있다면 DNA 중합효소는 상보적염기를 프라이머 끝에서부터 하나씩 첨가하여 상보적인 DNA 사슬을 만들어갈 것이다. 그러나 정상적인 뉴클레오타이드 대신 디데옥시뉴클레오타이드삼인산이 첨가되면 반응은 거기서 끝이 난다. 디데옥시뉴클레오타이드삼인산은 다음 염기가 붙을 수 있는 3'-OH가 없기 때문이다. 한 튜브 속에 정상적인 뉴클레오타이드와 디데옥시뉴클레오타이드삼인산이 같이 있으며 디데옥시뉴클레오타이드삼인산에 의한 반응의 종결이 무작위적으로 일어나기 때문에 일정 시간 반응시키면 한 시험관에는 길이가 다른 여러 가지 상보적 DNA 분자들이 존재하게 된다.

반응을 끝낸 후 4종류의 시험관 속 시료를 겔의 4레인(lane)에 동시에 전기영동시킨다. 방사성 물질을 프라이머의 한쪽 끝에 붙이거나 방사성을 띠는 디데옥시뉴클레오타이드삼인산을 사용하기 때문에 자기 방사법에 의해 X선 필름에는 4개의 줄에 띠가 나타나고 이 띠를 밑에서부터 읽으면 상보적 DNA 가닥의 염기서열이 결정된다.