소개글
"특정 유전자를 선택하여 T-Vector에 삽입시키고 이를 E-Coli 내에 transformation 시켜 형질전환 박테리아를 선택적으로 배양"에 대한 내용입니다.
목차
1. 형질전환(Transformation)
1.1. 개념 및 원리
1.1.1. 형질전환의 정의
1.1.2. 형질전환의 특징 및 장점
1.2. Plasmid DNA와 유전자 재조합
1.2.1. Plasmid DNA의 특성
1.2.2. 유전자 재조합 기술
1.3. 형질전환 방법
1.3.1. Electroporation 방법
1.3.2. Heat Shock 방법
1.4. Selection Marker
1.4.1. Ampicillin Selectable marker
1.4.2. BL21(E.coli competent cell)
1.4.3. LB 배지와 LA 배지
1.5. Agarose 고체 배지
2. 재조합 유전자 형질전환과 발현
2.1. PCR 및 핵산 전기영동
2.1.1. PCR을 통한 유전자 증폭
2.1.2. 핵산 전기영동을 통한 DNA 분석
2.2. 재조합 유전자 형질전환
2.2.1. 열 충격을 이용한 형질전환
2.2.2. 선별을 통한 형질전환체 확인
2.3. 재조합 단백질 발현
2.3.1. IPTG를 이용한 유도
2.3.2. 발현 확인
3. 참고 문헌
본문내용
1. 형질전환(Transformation)
1.1. 개념 및 원리
1.1.1. 형질전환의 정의
형질전환(transformation)이란 세포가 외부 DNA를 받아들여 자신이 갖고 있던 DNA와 결합함으로써 세포의 유전형질에 변화가 나타나는 현상을 말한다.
이러한 형질전환은 세균에서 흔히 관찰되며, 인공적인 유전자 조작을 통해 이루어질 수도 있다. 어떤 세포가 외부의 DNA를 받아들일 수 있는 생리적 상태에 있는 것을 '유능(Competent)'하다고 하며 그러한 상태를 '유능성(Competence)'이라고 한다. 원래 자연스러운 상태에서 유능성을 가지는 박테리아는 많지 않으나 여러 화학적, 물리적 처리에 의하여 유능성 상태를 유도할 수 있다.
1.1.2. 형질전환의 특징 및 장점
형질전환의 특징 및 장점은 다음과 같다.
첫째, 형질전환은 세균이 외부 DNA를 자신의 유전체에 통합하여 새로운 형질을 발현하는 현상이다. 이를 통해 세균의 유전적 특성을 인위적으로 변화시킬 수 있다. 특히 대장균과 같은 세균은 형질전환이 쉽게 일어나 유전자 조작에 널리 활용되고 있다.
둘째, 형질전환은 유전자 재조합 기술의 핵심 과정이다. 재조합 DNA를 생산하기 위해서는 먼저 목적 유전자를 세균 내로 도입해야 하는데, 이때 형질전환 기술이 사용된다. 따라서 형질전환은 유전자 조작 및 응용 연구에 필수적인 기술이라고 할 수 있다.
셋째, 형질전환은 빠른 세포 증식과 유전자 발현을 통해 대량의 재조합 단백질 생산이 가능하다. 대장균은 짧은 세대 시간과 고밀도 배양이 가능해 형질전환된 유전자를 효율적으로 발현시킬 수 있다. 이를 통해 의약품, 효소, 백신 등 다양한 산업적 응용이 가능하다.
넷째, 형질전환은 선별 마커 유전자를 활용하여 형질전환체를 쉽게 선별할 수 있다. 재조합 DNA에 항생제 내성 유전자를 도입하면 형질전환된 세포만이 선별 배지에서 자랄 수 있다. 이를 통해 원하는 형질전환체를 간단히 확인할 수 있다.
따라서 형질전환은 유전공학 연구와 산업적 응용에 매우 유용한 기술이라고 할 수 있다.
1.2. Plasmid DNA와 유전자 재조합
1.2.1. Plasmid DNA의 특성
Plasmid DNA는 세균의 세포 내에 복제되어 독자적으로 증식할 수 있는 염색체 이외의 DNA 분자를 총칭하는 말로, 환상형 모양을 띠고 있다. Plasmid DNA는 크기가 작고 분리와 조작이 쉬우며, 다른 세포 내로 쉽게 도입될 수 있다. 또한 생존에 필수적이지 않고 스스로 복제가 가능하기 때문에 DNA 운반체로 주로 이용된다. 항생제 내성 유전자를 가지고 있는 것이 많아 재조합 DNA를 가진 숙주 세포를 선별할 때 용이하다. 여기서 숙주 세포는 재조합 DNA가 이식되는 살아있는 세포로 주로 대장균이 많이 이용된다. 이는 대장균은 증식 속도가 빨라 짧은 시간에 필요한 물질을 대량으로 생산할 수 있고, 생물학적인 정보가 많이 밝혀져 있어 대장균의 증식 및 유전자 발현을 쉽게 조절할 수 있기 때문이다.
1.2.2. 유전자 재조합 기술
유전자 재조합 기술은 한 생물에서 추출한 특정 DNA를 다른 생물의 DNA에 삽입하여 재조합된 DNA를 만드는 기술이다. 이를 통해 특정 유전자를 골라내어 조작할 수 있고, 특정 유전자를 대량 복제하여 유전자 연구나 형질 전환 생물 생산에 활용할 수 있다.
유전자 재조합 과정은 다음과 같다. 먼저 세균의 플라스미드를 같은 제한 효소로 자르고 DNA 연결 효소로 연결하여 재조합 DNA를 만든다. 그 후 재조합 DNA를 세균 속에 삽입하고 형질 전환된 세포를 선별하여 증식시킨다. 이때 숙주 세포는 특정 유전자나 플라스미드가 없는 것을 사용해야 재조합 DNA가 이식되어 형질 전환된 것을 구별하기 쉽다.
유전자 재조합 방법에는 형질전환(Transformation), 형질도입(Transduction), 접합(Conjugation) 등이 있다. 이 중 형질전환은 세포가 외부 DNA를 받아들여 자신의 DNA와 결합하는 과정으로, 세균에서 자연스럽게 일어나는 현상이다. 하지만 모든 세균이 이러한 능력을 가지고 있지는 않기 때문에, 화...
참고 자료
Neil A. Campbell 외 4명, 2011, “Campbell Biology Concepts & Connections, 7th Edition”, Pearson, p186, p210-212
Lizabeth A. Alllison, 기초 분자생물학, p198~p204
김민주 외 6명, 일반 생물학실험, 동아대학교 출판부, p135~p154
레닌저 생화학, 강의자료
Brock 대학 미생물학, madigan외 3인, 탐구당, p.399～493
