발현 벡터에서 진핵생명체의 유전자를 발현시키기 위해 필요한 조건은 무엇인가요?
안녕하세요. 원래 진액 생명체 유전자를 원핵생명체에서 발현시키기 위해서는 다른 조건이 필요할 것 같은데요, 발현 벡터에서 진핵생명체의 유전자를 발현시키기 위해 필요한 조건은 무엇인가요?
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
진핵 유전자를 원핵 발현 벡터에서 쓰려면 프로모터 리보솜결합부위같은 원핵 발현 조절 서열일 필요하답니다.
진핵생명체 유전자를 원핵생명체에서 발현시키려면, 원핵생명체의 발현 시스템에 맞게 유전자를 변형하고 적합한 발현 벡터에 삽입해야 합니다.
이 때 가장 중요한 조건은 인트론 제거입니다. 진핵생명체는 유전자 내부에 단백질을 암호화하지 않는 인트론을 가지고 있지만, 원핵생명체는 이를 제거하는 기능이 없어 cDNA를 사용해야 합니다.
또한, 원핵생명체의 전사와 번역을 시작하게 하는 프로모터와 리보솜 결합 부위(RBS)가 필수적입니다. 진핵생명체 유전자는 자체적인 프로모터를 원핵생명체에서 사용할 수 없으므로, T7, tac 같은 원핵생명체 특이적 프로모터를 벡터에 포함시켜야 합니다.
마지막으로, 발현 효율을 높이기 위해 코돈 최적화를 통해 원핵생명체가 선호하는 코돈으로 유전자 서열을 바꾸기도 합니다.
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 실제로 진핵생명체의 유전자를 원핵생명체에서 발현시키려면, 두 시스템 간의 유전자 발현 방식 차이 때문에 여러 조건과 조정이 필요하다고 볼 수 있습니다. 우선 원핵생물에서 발현이 일어나려면 원핵생물의 RNA 중합효소가 인식할 수 있는 원핵성 프로모터가 필요한데요, 따라서 진핵 유전자 앞에 대장균용 강력한 프로모터를 붙여줘야 합니다. 즉, 진핵 세포에서 사용되는 프로모터는 대장균에서는 작동하지 않습니다. 다음으로 원핵생물에서 번역이 시작되려면 mRNA 상에 Shine-Dalgarno 서열이 필요한데요, 진핵생물 mRNA는 보통 5’-cap 구조와 Kozak sequence를 사용하기 때문에, 원핵세포에서는 이를 인식하지 못하므로, 따라서 벡터에 원핵성 RBS를 포함시켜야 번역이 효율적으로 진행될 수 있습니다.
마지막으로 원핵세포에는 스플라이싱 기작이 없으므로, 진핵 유전자의 원래 게놈 DNA를 그대로 넣으면 intron이 제거되지 않아 제대로 된 단백질이 발현되지 않기 때문에 따라서 반드시 성숙 mRNA로부터 합성한 cDNA를 사용해야 합니다. 감사합니다.
진핵생명체의 유전자를 발현 벡터에서 발현시키기 위해서는 프로모터, 인핸서, 선택 마커, 복제 원점, 그리고 전사 종결 부위가 필요합니다. 특히 진핵생명체의 유전자는 인트론을 포함하고 있어, 이를 제거하기 위한 스플라이싱 기작이 필요하고, 단백질의 안정성을 높이기 위한 폴리A 꼬리도 중요합니다. 또한, 발현된 단백질이 올바르게 접히고 기능할 수 있도록 샤페론 단백질과 같은 인자도 고려해야 합니다.