Chapter 13. 미생물과 생명공학

1. 미생물과 유전공학

- DNA 분자 modification -> genetic engineering -> Biotechnology

1) Pharmaceutical products(제약)

InsulinInsulin

(lac operon PM-signal sequence-Insulin)

인체세포의 insulin 유전자 확보

대장균의 plasmid vector 에 삽입

대장균에 삽입 (transformation)

대장균 증식 및 insulin 생산

Chapter 13. 미생물과 생명공학

HGH(human growth hormone)HGH(human growth hormone)

대장균에서 발현시킬 때signal sequence가 문제됨

유전공학에 의해 해결

불필요한 부분 제거 후재조합 cDNA 합성

Chapter 13. 미생물과 생명공학

2) Antisense molecules (안티센스분자)

- mRNA(sense)와 결합 단백질합성을 저해하는 RNA분자(antisense)

Antisense technology and AIDSAntisense technology and AIDS

- Coat protein mRNA 등의 inactivation

Chapter 13. 미생물과 생명공학

3) Biotech Vaccines

Anti-HIV vaccineAnti-HIV vaccine

- Vaccines : 미생물체, 불활성화된 virus, 미생물단편 -> 부작용 문제-> antigen protein 주사를 이용한 항체형성 유도 -> 문제 해결

HIV 외막단백질 gp120, gp41

유전자클로닝-> 대장균에서 생산

환자주사

gp120과 gp41에 결합하는 항체 생성

Chapter 13. 미생물과 생명공학

4) DNA Vaccines

- 항원단백질 유전자를 함유한 plasmid- 감염성, 복제능 없이 특정단백질만을 생산- 현탁액 주사로 면역성유발

5) DNA Analysis and Microbial Detection

- DNA probe와 PCR 이용- DNA probe :

- ss 합성 DNA로서 세포물질 속 상보가닥 DNA 위치 추적- 방사성동위원소로 label - target 유전자의 mRNA 단편 분리->reverse transcriptase에 의해 cDNA 합성->PCR

PCRPCR

Chapter 13. 미생물과 생명공학

6) DNA Fingerprinting

- 1985년, Jeffreys -> 유전자들 사이에서 여러 번 반복되는 DNA 단편 발견(intron에 존재)

- 사람에 따라 반복정도에 차이

- variable-number tandem repeats, VNTRs(vinters)로 불림

- 제한효소로 VNTRs 가장자리 절단-> 개인별 특이양상 발현

- 유전자검사, 법의학분야에 적용

Chapter 13. 미생물과 생명공학

7) Methods of Biotechnology

A. 올바른 유전자 확보

- mRNA 분리 : Cellulose-linked poly-T DNA ->poly-A tail 에 결합 mRNA 분리

- mRNA 회수 -> cDNA 합성에 이용

- Reverse transcriptase : mRNA 주형으로 cDNA 합성

- DNA polymerase : cDNA를 주형으로 상보적 DNA 합성

Chapter 13. 미생물과 생명공학

B. Vector에 삽입 :

- marker 유전자 : 항생제 내성유전자 동시 부착으로 selection 용이

- retrovirus : 유용한 vector,

- RNA-containing virus-> 숙주세포에서 DNA 합성-> 숙주세포 염색체 삽입

C. Host cell의 선택 :

- 일반적으로 대장균이용 : 배양용이, 도입유전자 발현빈도 높음, 독성가능성

- 비병원성 세균 (Bacillus subtilis), 발효모(Saccharomyces cerevisiae) 등 사용

- 동물세포 : 세포배양 어려움, 고비용

D. 유전자 발현조건 제공

- 재조합유전자 제조 시 : PM 종류, 구조유전자의 배열 등 고려

- inducer 사용 여부

C. Products의 회수

- signal sequence 부착 : 유전자산물 세포외로 분비

- poly tag 부착 -> affinity chromatography 이용 가능

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2. 미생물과 산업

- 생명공학과 미생물을 이용한 Biotechnology industry

1) Industrial Enzymes

- cellulase : stone-washed jean- amylase : 제빵, 맥주제조, 전분분해- protease : 밀가루 글루텐분해(제빵)

- 육류연화제, 세제- rennin : 치즈제조- pectinase : 과일즙 펙틴분해 -> clear juice

2) 유기산, 비타민, 기타

- 구연산(citric acid) : 음료, 캔디, 포도주, 피혁가공- lactic acid : 식품향료, 보존제- lysine : 제빵 식품첨가제- glutamic acid : MSG(조미료)- steroid : 콜레스테롤, 성호르몬, 관절염치료제- 향료- 다양한 항생제