왼쪽 메뉴 타이틀 이미지
연구동향

Home < 열린마당 < 연구동향

       박테리아 기반의 유용 단백질 발현전략 최신동향
       kimsg7596@kaist.ac.kr        
       김근중 교수        2018.09.06 11:10        2310
다운로드 : 박테리아 기반의 유용 단백질 발현전략 최신동향_김근중 교수.pdf(266 Kb)
 

박테리아 기반의 유용 단백질 발현전략 최신동향

 

전남대학교 생물학과 김근중 교수

유수경, 최혜지 박사과정

1.개요 

단백질 발현과 이를 기반으로 한 고생산은 생화학, 생리학 및 면역학 등을 포함한 기초 연구분야뿐만 아니라, 소재, 식품 및 의료 등에 걸친 다양한 산업 분야에서 요구하는 중요한 기반분야이다. 최근 과학과 의학의 발전으로 인간 수명이 늘어나고, 건강하고 행복하게 살아가고자 하는 사회적수요의 증가로 인해, 기능성 단백질 시장은 질병 치료를 위한 의료 분야를 넘어, 질병의 예방이나 미용, 자가면역 증진 등, 과거 천연물 소재 중심이었던 분야까지 영역을 확대하고 있다. 이는 기능성 단백질의 세계시장 규모가 2020 년에는 2,780 억 달러에 이를 것이라는 한국보건산업진흥원의 전망을 통해서도 확인할 수 있다.


단백질 발현과 생산분야에서는 동물 세포, 곤충 세포 및 효모 등 다양한 숙주들이 사용되고 있으며, 이를 제어하기 위한 획기적인 분자생물학적 도구가 개발되어 있다. 이중에서도 대장균은 짧은 배양 시간, 비교적 단순한 배양 조건과 배지를 이용한 고농도 배양의 용이함과 더불어 오랜 기간 축적된 많은 연구결과 등으로 인해 다른 숙주들에 비해 널리 활용되고 있다. 그러나 이종 숙주로부터 유래한 단백질을 본래의 숙주와 다른 folding landscapes를 갖는 대장균에서 과발현 시킬 경우에 나타나는 현상들(기능이 없는 불용성 발현 혹은 낮은 발현율)은 잘 알려진 한계점이다. 그럼에도 불구하고 목적 단백질의 발현에 적합한 전략의 개발을 통해 다양한 재조합 단백질들이 대장균에서 성공적으로 발현되고 있다.


대장균에서 단백질을 발현하기 위한 전형적인 전략은 배지 조성, 배양 조건 (온도, pH, 용존산소 등을 조절), 발현유도 조건 최적화, 발현 시스템개발이나 개량 등을 포함한다. 발현 시스템개발이나 개량은, 일반적으로 숙주자체를 개량하는 것과 플라스미드 기반의 발현 벡터를 개발하는 것으로 구분할 수 있다. 전자의 경우, 단백질 접힘을 도와주는 molecular chaperon을 과발현하는 숙주, 막 단백질 발현에 따른 독성을 약화시킨 숙주, 대장균의 세포질을 산화적 환경이 유도되도록 개량한 숙주, rare codon tRNA를 과발현하는 숙주 등, 목적 단백질의 특성에 따라 선택 가능한 다양한 숙주들이 잘 알려져 있다. 후자의 발현 벡터 시스템에 경우도, 단백질 접힘을 도와주는 maltose binding protein, glutathione S trasnferase NusA 등의 융합 파트너, 프로모터 (T5, T7, tac, trc cspA 프로모터 등), transcription terminator (T0 rrnB terminator ), 전사 조절인자 (LacI AraC), replication ori (pUC, ColE1, pBR322 p15A ) 등이 다양하게 조합된 벡터들이 이용되고 있다(그림 1). 뿐만 아니라 golden gateway cloning Gibson assembly 등과 같은 ligation independent cloning을 통해 다양한 구성을 갖는 여러 종류의 발현 벡터들에 목적 단백질을 암호화하는 유전자를 동시에 cloning이 가능한 시스템 또한 존재해, 반복적인 cloning으로 소모하는 시간을 최소화 할 수 있는 방법들도 소개되고 있다. 최근에는 이러한 발현 시스템을 최적화하는 전형적인 전략과 더불어, 기 보고된 여러 결과들을 토대로 도출된 생물정보학적 도구들을 이용해 전사 및 번역 개시 효율, 번역속도, aggregation hot spot 등을 예측하고, 목적 단백질을 암호화 하는 염기서열 또는 untranslational region (UTR)을 재설계하거나 수정하는 전략들이 이종 단백질 발현을 위해 접목되고 있다.


자세한 내용은 첨부파일을 이용하시기 바랍니다





Total:115 page:(8/1)
115 정보 이주영 식물 유래의 terpene계 고부가 바이오 화합물 생.. 20.04.16 508
114 정보 이현수 유전코드 확장 기술과 응용 20.02.25 584
113 정보 한남수 유산균을 이용한 백신 단백질 생산 연구동향 20.01.15 1209
112 정보 강현아 재조합 단백질 분비생산을 위한 효모 합성생물학 .. 20.01.02 923
111 정보 김근중 세포 생합성과 대사조절 핵심조효소 측정과 이미.. 19.12.30 745
110 정보 정기준 바이오 셀룰로오스 생산을 위한 미생물 개량 연구.. 19.10.25 1069
109 정보 정원일 알코올성 간질환 치료를 위한 간성상세포의 기능 .. 19.09.27 1081
108 정보 이상엽 시스템 대사공학 연구동향 및 전망 19.08.22 1558
107 정보 김헌식 만성부비동염 치료를 위한 선천면역세포기반 연구.. 19.06.26 1052
106 정보 이정걸 이론 기반 촉매 설계의 동향 19.06.21 1102
105 정보 이평천 메타지놈 기반 지놈확보 및 분석 최신동향 19.06.11 1520
104 정보 박찬배 NAD+의 항노화제 활용 및 작용기작 19.04.11 2256
103 정보 강현아 스테롤 의약품 전구체 생산을 위한 인공효모 세포.. 19.01.31 1519
102 정보 조주현 항균펩타이드를 이용한 의료용 생체재료 코팅에 .. 19.01.31 1920
101 정보 이현수 피롤라이신의 생화학을 응용한 유전코드 확장 연.. 18.12.20 1476
100 정보 한진희 진세노사이드가 신경 퇴행성 뇌질환에 가지는 약.. 18.12.20 1524
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]