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현대생물학실험4 wnt/B-catenin signaling activation full report

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최초등록일 2024.05.05 최종저작일 2023.10
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현대생물학실험4 wnt/B-catenin signaling activation full report
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    • 📊 Western blot, Bradford assay 등 실험 기법의 구체적인 절차 설명

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    소개

    현대생물학실험4 "wnt/B-catenin signaling activation full report" 고득점 자료 입니다.(A0) 도움이 됐으면 좋겠습니다.

    목차

    1. Abstract
    2. Introduction
    3. Materials & Methods
    4. Data & Result
    5. Discussion
    6. Reference

    본문내용

    형광현미경으로 transfection의 효율을 확인하고 B-catenin inhibition 인자를 inhibition 하여 western blot, image J를 이용해 B-catenin 발현량 증가를 확인해 본다.
    Transfection은 동물세포 내로 외부 유전물질을 도입하는 것을 의미한다. Polymer, liposome 등의 물질을 이용하여 DNA와 membrane 사이의 전기적 반발력을 억제한 후 세포 내로 도입 시킬 수 있다. 세포막을 파괴하여 세포의 구성요소를 노출시켜 Lysate를 얻는 과정을 cell lysis라고 한다. Bradford assay는 농도를 미리 알고 있는 sample과 흡광도 간의 관계식을 얻어내 미지 시료의 농도를 결정하는 기법이다. Western blot은 항체를 이용하여 단백질을 분석, 검출해내는 방법이다. Cell로부터 얻은 단백질을 size 별로 분리하고 membrane에 옮긴 후 blocking하여 항체를 처리한다. 2차 항체에 alkaline phosphatase(AP)가 conjugation 되어 있는데 BCIP/NBT Solution을 넣어주면 AP가 이와 반응해 색소를 형성한다. 이로 인해, detection이 가능하다.
    먼저, HEK293T cell을 배양하고 Human -catenin(GFP-tagged) plasmid를 HEK293T cell에 transfection 한다. Cell lysis를 통해 lysate를 얻어내고 Bradford assay를 이용해 농도를 결정한다. 이후, SDS-PAGE를 진행하여 단백질을 size별로 분리해낸 후 PVDF membrane을 이용해 transfer과정을 진행한다.

    참고자료

    · Li, V. S., Ng, S. S., Boersema, P. J., Low, T. Y., Karthaus, W. R., Gerlach, J. P., ... & Clevers, H. (2012). Wnt signaling through inhibition of β-catenin degradation in an intact Axin1 complex. Cell, 149(6), 1245-1256
    · Montecinos-Franjola, F., Bauer, B. L., Mears, J. A., & Ramachandran, R. (2020). GFP fluorescence tagging alters dynamin-related protein 1 oligomerization dynamics and creates disassembly-refractory puncta to mediate mitochondrial fission. Scientific Reports, 10(1), 14777
    · Barber, R. D., Harmer, D. W., Coleman, R. A., & Clark, B. J. (2005). GAPDH as a housekeeping gene: analysis of GAPDH mRNA expression in a panel of 72 human tissues. Physiological genomics, 21(3), 389-395
    · Romero-Calvo, I., Ocón, B., Martínez-Moya, P., Suárez, M. D., Zarzuelo, A., Martínez-Augustin, O., & de Medina, F. S. (2010). Reversible Ponceau staining as a loading control alternative to actin in Western blots. Analytical biochemistry, 401(2), 318-320
  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. Wnt 신호 전달 경로
      Wnt 신호 전달 경로는 세포 발달, 세포 증식, 세포 이동 등 다양한 세포 과정에 관여하는 중요한 신호 전달 경로입니다. Wnt 리간드가 세포 표면의 수용체와 결합하면 세포질 내에서 복잡한 신호 전달 네트워크가 활성화되어 최종적으로 유전자 발현 조절이 이루어집니다. 이 경로의 이상은 암, 신경 퇴행성 질환, 골 질환 등 다양한 질병과 연관되어 있어 이에 대한 이해와 연구가 중요합니다. 특히 Wnt 신호 전달 경로의 구성 요소와 조절 기전을 규명하고, 이를 바탕으로 새로운 치료 전략을 개발하는 것이 중요한 과제라고 생각합니다.
    • 2. Lithium chloride (LiCl)
      Lithium chloride (LiCl)은 Wnt 신호 전달 경로에서 중요한 역할을 하는 GSK3β 효소를 억제함으로써 Wnt 신호 전달을 활성화시키는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 LiCl의 작용 기전은 다양한 질병 모델에서 연구되어 왔으며, 특히 신경 퇴행성 질환과 암 치료 분야에서 주목받고 있습니다. LiCl은 비교적 저렴하고 안전한 화합물이어서 임상 적용 가능성이 높은 편이지만, 아직 구체적인 작용 기전과 부작용 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 보입니다. 향후 LiCl을 활용한 새로운 치료법 개발이 기대되는 분야라고 할 수 있습니다.
    • 3. Transfection
      Transfection은 외래 유전 물질을 세포 내로 도입하는 기술로, 유전자 기능 연구, 단백질 발현, 유전자 치료 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 세포 종류, 도입하고자 하는 유전 물질의 특성, 실험 목적 등에 따라 다양한 transfection 방법이 개발되어 왔습니다. 최근에는 효율성과 안전성이 개선된 새로운 transfection 기술들이 등장하고 있어, 향후 이 분야의 발전 가능성이 높다고 볼 수 있습니다. 특히 유전자 치료제 개발을 위한 안전하고 효율적인 유전자 전달 기술의 확립이 중요한 과제라고 생각합니다.
    • 4. Cell lysis
      Cell lysis는 세포막을 파괴하여 세포 내부 물질을 추출하는 기술로, 단백질, 핵산, 세포 소기관 등 다양한 세포 성분을 분리하고 분석하는 데 활용됩니다. 물리적, 화학적, 효소적 방법 등 다양한 lysis 기법이 개발되어 왔으며, 세포 종류와 실험 목적에 따라 적절한 방법을 선택하는 것이 중요합니다. 최근에는 마이크로유체 기술을 활용한 단일 세포 분석 등 새로운 응용 분야가 등장하고 있어, cell lysis 기술의 발전 가능성이 높다고 볼 수 있습니다. 향후 이 기술의 효율성과 재현성 향상, 자동화 등을 통해 다양한 생물학적 연구와 진단 분야에 활용될 것으로 기대됩니다.
    • 5. Bradford assay
      Bradford assay는 단백질 정량 분석에 널리 사용되는 방법으로, 단백질 시료에 Coomassie Brilliant Blue G-250 염료를 반응시켜 발색 정도를 측정함으로써 단백질 농도를 정량할 수 있습니다. 이 방법은 빠르고 간단하며 민감도가 높아 다양한 생물학적 실험에 활용되고 있습니다. 그러나 시료 내 다른 물질의 간섭, 단백질 종류에 따른 반응성 차이 등의 한계점도 있어 이를 보완하기 위한 연구가 지속되고 있습니다. 향후 Bradford assay의 정확성과 신뢰성을 높이기 위한 개선 노력이 필요할 것으로 보입니다.
    • 6. Western blotting
      Western blotting은 단백질 분석에 가장 널리 사용되는 기술로, 복잡한 단백질 혼합물에서 특정 단백질을 선택적으로 검출하고 정량할 수 있습니다. 전기영동을 통한 단백질 분리, 항체를 이용한 특정 단백질 검출, 화학발광 신호 측정 등의 과정으로 구성되며, 민감도와 특이성이 높아 다양한 생물학적 연구에 활용되고 있습니다. 최근에는 자동화, 마이크로유체 기술 등을 통해 Western blotting의 효율성과 재현성이 향상되고 있으며, 단백질 상호작용 분석, 포스트트랜슬레이션 수식 연구 등 새로운 응용 분야도 개발되고 있습니다. 향후 Western blotting 기술의 지속적인 발전이 기대됩니다.
    • 7. Ponceau S 염색
      Ponceau S 염색은 Western blotting에서 단백질 전이 효율을 확인하고 단백질 밴드를 확인하는 데 널리 사용되는 방법입니다. Ponceau S 염료는 단백질과 결합하여 붉은색으로 염색되므로, 전이된 단백질 밴드를 쉽게 확인할 수 있습니다. 이 방법은 간단하고 저렴하며 비파괴적이어서 후속 실험에 활용할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 염색 강도가 단백질 양에 비례하지 않아 정량적 분석에는 한계가 있습니다. 향후 Ponceau S 염색의 정량성을 높이기 위한 개선 연구가 필요할 것으로 보입니다.
    • 8. Image J
      ImageJ는 무료로 사용할 수 있는 강력한 이미지 분석 소프트웨어로, 생물학 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 이 프로그램을 통해 현미경 이미지, 웨스턴블롯 이미지, 유세포 분석 데이터 등 다양한 유형의 생물학적 이미지를 정량적으로 분석할 수 있습니다. 특히 단백질 밴드 정량, 세포 계수, 공간 정보 추출 등의 기능이 유용하게 사용되고 있습니다. 또한 플러그인 기능을 통해 사용자 맞춤형 분석 도구를 개발할 수 있어 유연성이 높습니다. ImageJ는 무료이면서도 강력한 기능을 제공하므로, 생물학 연구에서 필수적인 이미지 분석 도구로 자리잡고 있다고 볼 수 있습니다.
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      이 문서는 transfection, cell lysis, Bradford assay, SDS-PAGE, Western blot 등 다양한 생물학적 실험 기법을 상세히 설명하고 있으며, 실험 결과를 체계적으로 분석하여 제시하고 있다.
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