일반기술

내빙 단백질이 발현되는 식물체의 제조방법

일부 생물체가 저온에서 생존할 수 있게 해주는 내빙(anti-freeze) 단백질을 코딩하는 유전자를 발견하여 이를 담배 등의 식물 세포내에 도입하여 발현시키는 방법에 관한 것으로, 재조합 벡터로 형질전환시켜 세포에서 내빙 단백질이 생성되는 식물체를 제조하여 저온에서 생장이 제약받는 식물, 특히 담배 등의 난온대성 식물을 재배하는데 있어서 온도의 제약을 최소화하고자 하는 것이다. 이미 알려진 어류의 내빙 단백질 아미노산 서열을 응용하여 식물에 발현되기에 적당하게 제조한 내빙 단백질 유전자 및, 이를 적합한 벡터에 삽입하여 식물 세포에 형질전환시켜 내빙 단백질이 생성되는 식물체를 제조한다대부분의 생물은 빙점이하의 저온에 장기간 노출될 경우 세포질이 동결되고 결빙에 의한 세포질의 탈수 및 얼음결정의 성장에 의한 세포 및 조직구조의 물리적 파괴를 초래하므로 치명적이라 할 수 있다. 그러나, 어류를 비롯한 한대 또는 극지방 생물종의 다수는 소위 내빙 단백질의 체내 합성을 통하여 세포질 내부에서의 얼음결정의 형성과 성장을 억제하는 기작으로 저온의 환경에서도 생존 할 수 있는 능력을 가지고 있다. 특히 식품의 경우에 있어서는 세포질내의 폴리하이드록시 알코올 또는 글라이코지질에 의해 냉해 저항성이 생기나 극지의 버드나무류나 송백류는 거대한 내빙 단백질 분자를 가지고 있어 -30℃ 이하에서도 생존하고 있음이 밝혀졌다. 이에 내빙 단백질 유전자를 식물세포내에서 발현되기 쉬운 구조와 염기 서열을 갖도록 설계하여, 원하는 서열을 갖는 내빙 단백질 유전자를 제조하고, 이 내빙 단백질 유전자를 적절하게 선별 제조된 벡터에 삽입하고, 다시 이 벡터를 아그로박테리움-매개 형질전환을 이용하여 담배, 벼, 옥수수 및 채소류 등의 난온대성 식물세포내로 도입하여 형질전환시킨 후, 카나마이신에 저항성을 갖는 싹을 선별하여 계대배양하여 잎이 형성되었을 때, 뿌리형성 배지로 옮겨 뿌리가 형성되면 토양으로 옮겨 완전한 식물체로 성장시킨다. 본 기술은 난온대성 식물뿐만 아니라 저온에 대한 내성이 요구되는 다른 식물에도 적용할 수 있으며, 따라서 저온에 영향을 받지 않고 원하는 식물을 재배할 수 있는 매우 유용한 방법이다