[세포공학 및 실험] 유용생리활성단백질 생산 숙주의 종류와 특징

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소개글

[세포공학 및 실험] 유용생리활성단백질 생산 숙주의 종류와 특징에 대한 자료입니다.

- 목차 -

1. 서론
2. 유용생리활성단백질
2.1. 유용생리활성단백질의 정의
2.2. 유용생리활성단백질의 필요성
2.3. 유용생리활성단백질을 대량생산하는 방법
3. 생산숙주의 종류 및 특징
3.1. 유용생리활성단백질 생산 숙주가 갖춰야
할 조건
3.2. E.coli
3.3. Yeast
3.4. 동물세포
3.5. 형질전환동물
3.6. 형질전환식물
4. 생산숙주들의 장단점 비교
5. 결론
6. Reference

본문내용

2.3. 유용생리활성단백질을 대량생산하는 방법

일반적으로 재조합 DNA를 숙주에 삽입하는 방식으로 유용생리활성단백질을 생산할 수 있다. DNA cloning은 숙주의 빠른 번식력과 Plasmid 자체의 복제 능력에 기인해 진행된다. 재조합 DNA는 원하는 DNA를 제한효소(restrict enzyme)로 추출해 DNA의 복제와 발현에 적절한 Plasmid를 찾아 같은 restrict enzyme으로 잘라서 ligation함으로써 생산 가능하다. plasmid내부에 삽입된 DNA는 E.coli, Yeast등 물질 특성에 맞는 숙주에 삽입되며 숙주의 유전물질 복제 기전에 따라 더불어 복제된다. 이 때 Plasmid 자체가 복제 능력을 갖고 있는 경우 숙주의 복제 기전과 더불어 이중으로 생산 되므로 우리가 원하는 재조합 DNA의 양은 기하급수적으로 늘어나게 된다.

3. 생산숙주의 종류 및 특징

3.1. 유용생리활성단백질 생산 숙주가 갖춰야 할 조건

숙주를 통해 유용생리활성단백질을 대량생산하기 위해서 생산 숙주는 먼저 분비 능력이 바탕이 되어야 한다. 이는 숙주를 통해 생산된 단백질이 숙주 자체를 위해 만들어지는 것이 아니라 분비되어 인간이나 가축과 같은 다른 개체에게 사용될 수 있어야 하기 때문이다. 또한 생산된 유용생리활성단백질이 산업적으로 가치를 갖기 위해서는 숙주의 대량생산 능력이 뒷받침 되어야 하며, 생산 비용이 저렴하여 경제성이 갖춰져야 산업적으로 생산될 수 있다.
숙주는 대부분 생리활성단백질을 생산하기 위해 본래 존재하는 유전자보다는 생체 외에서 도입된 외래 DNA를 발현하여 단백질을 생산하는 것이 일반이다. 그래서 우리는 생산하고자 하는 단백질을 코딩하고 있는 유전자 sequence를 숙주 DNA 내로 삽입하여야 하고, 그 유전자가 숙주의 DNA 내에 안정적으로 정착하여recombinant DNA가 되었을 때 gene stability가 보장되어야 삽입된 유용생리활성단백질의 유전자가 안정적으로 단백질을 발현시킬 수 있다. 바이러스의 경우, 자신의 유전자를 숙주 내에 전이시키는 성질이 있어, 숙주가 바이러스에 감염되면 숙주 내에 삽입된 유전자가 바이러스의 유전자에 의해 손상을 입을 수 있기 때문에 숙주가 바이러스에 대한 저항성을 가지고 있으면 유용생리활성단백질을 효율적으로 생산할 수 있다.
이러한 숙주로서의 조건을 대부분 만족하여 유용생리활성단백질의 생산에 주요하게 이용되고 있는 숙주들이 존재하는데 E.coli, Yeast, 동물세포, 형질전환식물, 형질전환동물 등이 있다. 이는 아래에서 알아보도록 한다.

3.2. E.coli

3.2.1 숙주로서 E.coli의 특징
숙주로서 E.coli는 generation time이 짧다는 아주 큰 장점을 가지고 있다. E.coli 는 충분한 영양분이 공급되는 조건 하에서 20분에 한번씩 분열하는데, 따라서 짧은 시간에 많은 양의 유용생리활성단백질을 얻을 수 있다. 또 E.coli가 필요로하는 영양분의 조성은 매우 간단하고, 그 양 또한 적다. 이는 E.coli를 이용하여 유용생리활성단백질을 만들 때 필요한 배지의 영양분 조성이 간단하다는 것을 의미하고, 이는 곧바로 경제성이 좋다는 것과 직결된다. 즉 E.coli를 생산 숙주로 이용하여 유용생리활성단백질을 생산한다면, 값이 싼 배지를 이용해서, 짧은 시간에 많은 양의 유용생리활성단백질을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
그러나 이렇게 경제성과 효율성 면에서 우수한 E.coli가 모든 유용생리활성단백질 생산 숙주로 서 이용되지 못하는 이유가 있다. 그것은 E.coli의 경우 Post Translation Modification 과정이 일어나지 못하기 때문이다. PTM과정은 DNA에서 RNA로 transcript되고, RNA에서 단백질로 translation되고 난 후 세포 내 소기관 Golgi Apparatus, Endoplasmic Reticulum에서 일어나는 과정이다. 이 과정은 매우 중요한데, 그 이유는 단백질의 경우

참고문헌

6. Reference

- Abigail Wood, A Manufactured Plague: The History Of Foot-and-mouth Disease In Britain, 2004.
- Blackwell Science Principle of Gene manipulation.
- Lab-On-Site Project, Foot and Mouth Disease Virus.
- Levy, Jay A., Heinz Fraenkel-Conrat, and Robert A. Owens, Picornaviridae. Chap. 2, section 2.2 in Virology. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1994.
- Sun-hwa Moon and Joo-Sung Yang, Pathogenesis, Diagnosis, and Prophylactic Vaccine Development for Foot-and Mouth Disease.
- Trend in Biotechnology - Making recombinant proteins in animals Different systems, different applications.
- Zou Z, Sun PD , Overexpression of human transforming growth factor-beta1 using a recombinant CHO cell expression system, Protein Expr Purif. 2004 Oct;37(2):265-72.
- http://en.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_cerevisiae
- http://www.geneinfinity.org/sp_codonusage.html
- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2144737/
- http://en.wikipedia.org/wiki/Codon_usage_bias
- 농촌진흥청 (www.rda.go.kr)

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