Molecular farming을 위해 관심이 증가되고 있는 단백질 락토페린(Lf)은 \(80\mathrm{kDa}\) 분자량을 가지며 면역계 조절, 세포증식 조절, 철 흡수 조절 등 다양한 생리활성을 갖고 있다. 하지만 형질전환 효모, 곰팡이, 소 등에서 시도한 재조합 인체 락토페린의 대량 생산에는 낮은 발현량, 고가의 정제비용, 미생물, prion, 동물매개의 바이러스 및 알레르기 등의 문제로 인해 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구는 인체 모유 유래 락토페린 유전자를 고구마에 도입하여 형질전환 고구마를 개발하고 이를 연구하고자 한다.
<h1>서 론</h1> <p>Molecular farming을 위해 관심이 증가되고 있는 단백질중의 하나인 락토페린 (lactoferrin, Lf)은 포유동물의 젖에 고농도로 존재하며 철이 결합된 당단백질로서 \( 80 \mathrm { kDa } \) 분자량을 가지며 여러 가지 생리적인 기능을 가진 단백질이다 (Stefanova et al. 2008). 락토페린은 면역계 조절, 세포증식 조절, 철 흡수 조절작용과 과산화지질 생성 억제, 감염부위 염증발생 제어작용 및 항바이러스 작용 등의 다양한 생체방어 작용에 관여하고 유익한 생리활성을 갖고 있다 (Yu 1997). 재조합 인체 락토페린을 대량생산하고자 형질전환 효모 (Liang and Richardson 1993), 곰팡이 (Ward et al. 1992, 1995), 및 소 (Van Berkel et al. 2002)등에서 시도되었으나 낮은 발현량, 고가의 정제비용, 미생물, prion, 동물매개의 바이러스 등의 감염 문제로 상업화되지 못하였다 (Arakawa et al. 1999). 이러한 문제점을 개선하고자 "bio-factories"로써 식물체를 이용하게 되었다(Horn et al. 2004). 식물의 경우 Mitra와 Zhang (1994)이 \( 35 \mathrm { S } \) 프로모터를 이용하여 인체 락토페린을 담배 배양세포에서 처음으로 발현시킨 이래 인체 락토페린을 생산하는 형질전환 담배 (Zhang et al. 1998), 벼 (Humphrey et al. 2002) 및 토마토 (Lee et al. 2002) 등에서 특정 pathogen에 대해 antibacterial activity를 가진 식물체를 개발하였다. 또한, CMV-Y 바이러스 대해 antiviral activity를 가지는 형질전환 담배 (Liu et al. 1999)가 개발되기도 하였으며 현재까지 감자 (Chong and Langridge 2000), 고구마 배양세포 (Min et al. 2006), 옥수수 (Samyn-Petit et al. 2003), 보리 (Kamenarova et al. 2007), 인삼 (Kwon et al. 2003), 가시오갈피(Jo et al. 2005) 등과 같은 다양한 작물에서 인체 락토페린이 도입되기도 하였다.</p> <p>고구마는 탄수화물과 단백질의 중요한 공급원으로 높은 영양적 가치를 지니고 있으며, 식용 및 사료작물로의 이용과 더불어 메탄이나 에탄올 등과 같은 연료생산의 대체에너지원으로도 이용되고 있다. 대부분 열대 및 온대지역에서 재배되고 있는 고구마는 6 배체의 영양번식 작물이기 때문에 종자형성이 극히 불량하여 재래적인 육종방법으로는 품종 개량을 기대하기 어렵다. 이를 극복하기 위해서는 효율적인 식물체 재분화 시스템과 형질전환 기술이 확립이 필요하다. 고구마의 조직배양은 주로 체세포 배발생을 통한 식물체 재분화 시스템이 가장 널리 이용되는데 특히, 정단 분열조직으로부터 배발생 캘러스를 유도하여 이로부터 식물체가 재분화된다 (Liu and Cantliffe 1984; Chee and Cantliffe 1989; Liu et al. 1989; Min et al. 1994; Otani and Shimada 1996; Kwon et al. 2002; Shin et al. 2004). 고구마의 형질전환은 particle bombardment (Prakash and Varadarajan 1992; Min et al. 1998, 2006, 2007)와 Agrobacterium tumefaciens를 이용한 방법 (Newell et al. 1995; Gama et al. 1996; Otani and Shimada 1996; Otani et al. 1998, 2003; Lim et al. 2004; Kim et al. 2009)으로 주로 수행되었다. 본 연구에서는 particle bombardment를 이용하여 인체 모유 유래 락토페린 유전자를 고구마에 도입하여 락토페린 생산 형질전환 식물체를 개발하고 그 특성을 조사하였다.</p>