벼, 토마토, 당근, 콩 등의 식물세포주는 담배세포보다 낮은 부산물 수준과 식용 가능성 때문에 연구에 주로 사용되고 있다. 형질전환 식물세포주로 재조합 단백질을 생산할 때, 단백질 발현수준은 중요한 인자로, 이는 선택한 프로모터에 의해 결정된다. 외래 단백질의 생산에는 leader sequence의 존재와, protease나 전단응력에 의한 단백질 분해 방지를 고려해야 한다.
<h1>단백질 생산성 증대연구</h1><p>BY-2나 NT-1 (Nicotiana tabacum 1)과 같은 담배세포는 형질전환이 쉽고, 빠른 세포성장속도를 보여 세포증식에 유리하므로 재조합 단백질 생산시 많이 이용되고 있다. 다른 식물세포주로는 벼, 토마토, 당근, 콩 등이 주로 연구되고 있는데 이러한 세포주들은 담배세포보다 부산물 수준이 낮을 뿐 아니라, 식용으로 쓰일 수 있는 종이어서 최근 연구에 많이 사용되고 있는 추세이다.</p><p>형질전환 식물세포주를 이용하여 재조합 단백질을 생산할 때, 가장 중요하게 고려할 인자 중 하나는 단백질 발현수준이다. 어떤 프로모터를 선택하느냐에 따라 전사과정의 속도에 영향을 주고, 이는 단백질 발현수준에 직접적으로 관여된다. 식물세포배양에 가장 많이 쓰이는 프로모터로는 CaMV (cauliflower mosaic virus) 35S 프로모터거나 이를 증진시킨 것들이 있다. 이 프로모터는 상시발현 프로모터이며, 그밖에도 octopine이나 mannopine synthase 등 수많은 상시발현 프로모터들이 사용되고 있다 (Terashima et al. 1999; Kwon et al. 2003; Aviezer et al. 2009).</p><p>반면에 상시발현 프로모터와 다른 종류로 inducible 프로모터를 들 수 있다. 이는 상시발현 프로모터에 비해 특정 환경이나 성분 변화로 발현이 유도되기 때문에 발현 수준을 증폭시킬 수 있다. 벼 세포 유래의 a-amylase RAmy 3D 프로모터는 당 고갈에 의해 induction되며 (Terashima et al. 1999), 이 프로모터는 목적단백질의 생산에 있어서 생장단계와 단백질 생산단계를 분리할 수 있어 생장단계에는 고농도배양을 수행한 뒤, 생산배지로 교환해 줌으로써 목적단백질의 생산성을 증대시킬 수 있는 장점이 있다 (Terashima et al. 2000; Terashima et al. 2002). 그러나 당 고갈에 의해 목적단백질의 생산이 induction되기 때문에, 생산단계에서 세포사멸을 유발하여 거품의 생성을 촉진하거나 protease가 배지로 분비되어 목적 단백질의 분해를 유발하는 단점을 가지고 있다 (Terashima et al. 1999; Terashima et al. 2001). 이와 같이 생산단계에서 세포가 사멸되는 것을 고려하여 생산 후 세포회복을 고려하여 연속배양을 성공시킨 보고도 있다(Trexler et al. 2005).</p><p>식물세포를 이용하여 외래 단백질을 생산하고자 할 때 고려해야 할 또 다른 사항은 leader sequence의 유무이다. 이는 발현된 단백질이 배지로 분비되는 기작과 관련되며 최근에는 유전자에 leader sequence를 삽입함으로써 인간유래의 바이오의약 단백질을 배지로 분비시키는 연구도 진행되고 있다.</p><p>그 외에 고려해야 할 사항으로는 배지로 분비된 단백질이 protease나 전단응력 등에 의해 분해되는 것을 들 수 있다. 멸균된 conditioned MS (Murashige and Skoog) 배지와 Gamborg's B5 배지에서 정제된 면역글로불린이 2시간 이내에 \(80\%\)까지 분해되거나 (Tsoi and Doran 2002), 분비된 단백질이 bioreactor의 스테인레스 용기 표면이나 플라스크 유리 표면에 흡착되는 현상도 보고된 바 있다 (Doran 2006).</p>