단백질 발현에서의 auto induction 원리와 medium 조성 설명해주세요.
protein expression 실험을 할때 일반적으로 IPTG induction을 많이 하는데, 그방법말고, auto induction방법이 있다고 하더라구요. auto induction의 원리와 auto induction medium 조성도 알려주세요.
일반적으로 IPTG 유도 방식은 IPTG를 직접 첨가하여 유전자 발현을 유도하는 방식입니다. 하지만 IPTG 농도, 첨가 시점 등을 정확하게 조절해야 적절한 발현 수준을 얻을 수 있어 번거롭고, 실험의 재현성을 떨어뜨릴 수 있습니다.
반면, auto-induction 방식은 배지에 특정 성분을 첨가하여 배양 과정에서 IPTG와 유사한 역할을 하는 물질을 천천히 생성시켜 유전자 발현을 유도하는 방식입니다.
이 방식은 몇가지 장점을 가지고 있습니다.
먼저 IPTG 첨가 과정이 필요 없어 실험이 간편하고 간편하며 IPTG 농도나 첨가 시점에 대한 영향을 받지 않아 실험의 재현성이 높고 배지 조성을 조절하여 발현 조건을 최적화하기 용이합니다.
Auto-induction 배지는 일반적으로 탄소나 질소 공급원과 같은 몇가지 성분들을 포함합니다.
탄소 공급원으로는 락토스, 글루코스, 아라비노스 등이 사용될 수 있습니다. 락토스는 유전자 발현을 유도하는 주요 역할을 하며, 글루코스는 락토스보다 느리게 소비되어 후반부에 유전자 발현을 유지하는 역할을 합니다. 아라비노스는 특정 조건에서만 유전자 발현을 유도하도록 제어하는데 사용됩니다.
질소 공급원으로는 암모늄 염, 아질산염 등이 사용될 수 있습니다. 질소 공급원의 농도는 세포 성장 속도와 유전자 발현 수준에 영향을 미칩니다.
인산염 완충제로는 포스페이트 완충액 (PBS) 등이 사용됩니다. 인산염 완충제는 배지의 pH를 일정하게 유지하고 세포 성장에 필수적인 인산염을 공급합니다.
금속 이온으로 마그네슘, 칼슘 등이 사용될 수 있습니다. 금속 이온은 세포막 안정성 유지, 효소 활성화 등에 중요한 역할을 합니다.
그리고 일부 auto-induction 배지에는 세포 성장 및 유전자 발현을 향상시키는 역할을 하는 항생제, 인산염 수용체, 유전자 발현 조절 단백질 등이 추가될 수 있습니다.
Auto-induction은 단백질 발현을 유도하는 방법 중 하나로, IPTG(이소프로필-β-D-1-티오갈락토피라노사이드)를 사용하지 않고 자동으로 발현을 유도하는 시스템입니다. 이 방법은 E. coli에서 단백질 발현을 위해 널리 사용되며, 특히 대규모 배양에서 유용합니다. Auto-induction의 원리는 배양 배지의 조성과 배양 조건에 따라 세포가 성장하면서 특정 시점에 자연스럽게 단백질 발현이 유도되도록 하는 것입니다. 이는 주로 Lac 오페론 시스템을 기반으로 합니다. 이 시스템에서 세포는 배지 내의 다양한 탄소원에 따라 성장하고, 특정 시점에 이르면 유도자가 필요 없이 단백질 발현이 자동으로 시작됩니다. Auto-induction medium은 보통 다음과 같은 구성 요소를 포함합니다: 1. 기본 배지: LB (Lysogeny Broth)나 다른 표준 배지와 비슷한 성분을 포함합니다. 2. 탄소원: 글루코스: 초기 세포 성장에 사용/ 락토스: 단백질 발현 유도를 위해 사용/ 글리세롤: 보조 탄소원으로 사용 3. 미네랄 : 세포 성장에 필요한 다양한 미네랄이 포함됩니다. 4. 비타민: 티아민 같은 필수 비타민이 포함될 수 있습니다. 5. 항생제: 플라스미드 선택을 위해 필요한 경우 사용됩니다 (예: 암피실린, 카나마이신 등). Auto-induction Medium의 예시: 기본 성분: Tryptone: 10 g/L, Yeast extract: 5 g/L, NaCl: 5 g/L
탄소원: 글리세롤: 0.5% (v/v), 글루코스: 0.05% (v/v), 락토스: 0.2% (v/v) 미네랄 용액: Na2HPO4: 60 mM, KH2PO4: 40 mM, (NH4)2SO4: 20 mM, MgSO4: 2 mM 비타민 용액(선택적): 티아민: 1 mg/L
항생제: 암피실린: 100 µg/mL (필요시)
Auto induction은 protein expression을 위한 새로운 방법 중 하나로, IPTG induction 대신 세포 자체가 필요한 양의 단백질을 스스로 증폭시키도록 하는 방법입니다. 이를 통해 단백질 생산량을 높이고, 단백질의 독성을 줄이며 편리하게 실험을 진행할 수 있습니다.
Auto induction medium은 다양한 조성이 있을 수 있지만, 일반적으로 탈수분말,
인자, 질소원, 인산염, 미네랄 등 있습니다
Auto induction의 원리는 인자로 사용되는 라크토스에 의해 단백질 발현을 조절하는 것입니다. 라크토스는 대장균이 대량의 단백질을 필요로 할 때 세포 내에서 대사되어 단백질 발현을 촉진시키는 역할을 합니다. 이러한 원리로 인해 IPTG induction보다 효율적인 단백질 발현을 이끌어내며, 실험의 편의성과 생산량을 높일 수 있습니다.
오토인덕션(auto-induction)은 유전자 발현을 유도하기 위해 별도의 유도체를 첨가하지 않고, 배지 내 특정 탄소원의 고갈을 이용하는 방법입니다. 오토인덕션 배지는 일반적으로 글루코스와 다른 탄소원(예: 락토스 또는 글리세롤)을 함유합니다. 초기에는 세포가 선호하는 글루코스를 이용하다가 고갈되면 부차적인 탄소원을 대사하면서 자연스럽게 타겟 단백질 발현을 유도합니다. 이를 위해 배지에는 적절한 농도의 글루코스, 부차 탄소원, 인덕션 유전자 발현 시스템에 맞는 성분 등을 포함합니다.
Auto-induction 방법은 단백질 발현을 유도하는 방법 중 하나로, IPTG를 사용하지 않고 배지의 조성을 통해 단백질 발현을 자동으로 유도하는 방식입니다. 이 방법은 단백질 발현이 높은 수준으로 일어나도록 하고, 특히 대량 배양에 유리합니다. Auto-induction은 배지의 조성과 미생물의 대사 활동을 이용하여 단백질 발현을 자동으로 유도합니다. 이 방법은 주로 Lac 운영자-억제자 시스템을 기반으로 합니다. Auto-induction 방법은 특히 대규모 단백질 생산에 유리하며, IPTG를 사용하지 않아도 되어 비용과 시간 절약 측면에서도 효율적입니다.