제 5장 유전자 재조합 - 숙주세포

제 5장 유전자 재조합

 

 

5. 숙주세포

 

목적하는 유전자를 이용해 원하는 물질을 생산하고자 숙주세포의 특성을 이용한다.

 

어떠한 세포를 숙주로 선택할 것인가.

 

이는 vector의 종류, 외래유전자(target DNA)의 원천과 성질, 클로닝의 목적 등에 따라 결정된다.

 

 

 

  

 

 

 

유전자 도입방법(숙주세포에 따라 방법이 달라짐)

 

특정 유전자나 생체 밖인 시험관에서 인위적으로 조작된 유전자를 선별, 증폭, 보존하기 위해, 또는 특정 생물체를 개량하기 위해

 

유전자를 생체 내로 도입할 필요가 있다. 이때, 유전자를 세포내로 도입하는 방법을 알아보자.

 

1. 트랜스포메이션(transformation)  

 

프로케리오트(원핵세포)에서 관찰되는 유전형질의 변화를 형질전환 transformation이라 한다. 

 

DNA를 박테리아 세포 내로 주입하는 과정으로, 예로 대장균(e.coli)이나 고초균(Bacillus subtilis)에서 일어난다.

 

대장균은 그람 음성균으로 합성된 단백질이 체외로 분비가 되지 않는다.

 

여러 방법들이 개발되었는데, 플라스미드 벡터에 target DNA를 연결해 재조합DNA를 만들고, 이를 숙주세포(대장균) 내에 집어넣는 방법이 흔히 쓰인다.

 

고초균은 그람양성균이다. 인위적인 조작 없이도 외래 DNA가 세포 내로 도입될 수 있다(natural competence).

 

경우에 따라서 세포벽을 제거한 원형질체를 사용하기도 한다.

 

2. 일렉트로폴레이션 (Electroporation)

 

숙주세포와 DNA의 혼합액에 수백-수천 볼트의 고전압을 순간적으로 걸어 짧은 시간 동안 세포벽 및 막에 DNA가 통과할 만한 통로가 생기고,

 

그 순간에 인접해있던 DNA 분자가 세포 안으로 들어가도록 하는 방법이다.

 

세균, 동식물 세포 등에 쓰이는데, 세포벽이 두터운 세균이나 식물세포에 사용하기에는 다소 어려움이 있다.

 

세포벽을 제거해 원형질체로 사용되며, 다시 세포벽을 재생시켜야 하는 번거로움이 있다.

 

3. 트랜스덕션(transduction)

 

박테리오파아지는 한 세포(donor cell)에서 다른 세포(recipient cell)로 DNA의 전달을 매개하는 트랜스덕션의 특징이 있다.

 

파아지의 특성을 이용하는 방법으로는 

 

원하는 DNA(target DNA)를 파아지 내에 집어넣은 뒤, 숙주세포를 감염시키면

 

파아지에 들어있던 DNA는 숙주세포 내로 들어가고, 염색체 DNA와 합쳐진다.

 

파아지의 껍데기 단백질은 숙주 내로 들어가지 못하고 밖에서 분해된다.

 

4. 트랜스펙션(transfection)

 

유케리오트(진핵세포)에서 관찰되는 유전형질의 변화를 의미한다.

 

바이러스 입자를 vector로 사용하여 외래유전자를 진핵세포 내로 전달하는 방법이다.

 

예로 효모(이스트), 사상균, 곤충세포, 동물세포가 있다.

 

 

 

 

 

숙주세포(Host Cell) 종류

 

 

E.coli(대장균)

 

장) 대장균은 값이 싸고, 생장이 빠르다. / 가장 일반적인 숙주세포(호스트)

 

단) folding이 잘 안되서 refolding을 해야한다. (샤페론 기술을 이용해)

 

 

Yeast(효모)

 

장) 효모는 folding이 적절하게 이루어진다.

 

단) 대장균의 3배

 

 

Mammalian(동물세포)

 

장) 적절하게 folding / 단백질이 정확하게 만들어짐.

 

단) 너무 오래 걸림. 거의 하루 / 가격이 비쌈.

 

 

plant cell(식물세포)

 

최근 연구가 성공함.

 

 

 

 

 

Summary ) 재조합DNA에서 이용되는 숙주세포.

 

숙주세포에 있어서 대장균, 동물세포, 식물, 세균, 효모 등이 될 수 있다.

 

클로닝,유전자재조합으로 생성된 인슐린은 대장균, 효모, 사람세포 등을 숙주세포로 이용해 만들 수 있다.

 

이들은 주로 단백질을 생산해내는 숙주(호스트셀)에서 발현된다.

 

프로케리오트는 합성된 단백질이 체외로 분비되지 않는다.

 

이런 분비발현에 따라 프로케리오트와 유케리오트의 특징에 따라 숙주세포를 선택한다.

 

그리고 재조합DNA기술을 이용해 단백질을 생성할 때, misfolding되어 구조적인 문제가 생긴다면 안 된다.

 

고차구조형성이 안되면 문제발생!