식물 단백질은 인체 치료용으로 많은 장점을 가지는데 우선 식물시스템이 미생물이나 동물을 이용한 것보다 경제적 이점이 있다. 또한 대규모 시설이 이미 갖춰진 경우가 많아 대량생산을 하는데 어려움이 없으며 합성된 식물 단백질은 상온에서 보관이나 수송이 가능하고 검제 과정을 생략할 수 있다. 또한 식물 단백질은 2차 감염을 최소화 할 수 있다.
<h2>엽록체 형질전환 시스템을 이용한 분자농업</h2> <p>식물체에서 인체 치료용 유용 단백질의 생산은 많은 이점을 가진다. 첫째, 식물시스템은 동물 또는 미생물을 이용하는 시스템보다 훨씬 경제적이다. 둘째, 대규모 식물체 재배, 수확 및 식물체 재료 가공에 필요한 기본 시설과 기술이 이미 확립되어 있고 대량 생산을 위한 scale-up이 상대적으로 쉽다. 셋째, 경구용 백신으로 이용되는 재조합 단백질을 가지는 식물체는 겅제 과정이 필요 없고 상온에서 보관 및 수송이 가능하다. 넷째, 식물에서의 전사 후 수식 (posttranslational modification) 과정이 동물세포와 유사하고 잠재적인 인체 병원균, 독소 감염 과 같은 2차 감염은 최소화 할 수 있으므로 식물체 이용 방법이 필요한 유용 외래 단백질의 생산을 위한 방법으로 주목받고 있다. 서론에서 언급한 것처럼 엽록체 발현 시스템은 핵 형질전환에 비해 여러 장점을 지닌다. 엽록체는 수많은 카피를 가지므로 고발현이 가능하고, 모계 유전을 하므로 환경 친화적이며, 한 번의 형질전환으로 다수 유전자 도입이 가능하다. 또한, 상동재조합 방식의 유전자 도입으로 위치효과 없으며, 핵 형질전환시 나타나는 고발현에 의한 유전자 침묵이 없다. 엽록체내에서는 또한 단백질 subunit의 정확한 접힘 (folding), disulfide bridge 형성이 가능하며, chaperon이 존재하기 때문에 단일 항체의 정확한 접힘과 집합 (assembly)이 가능하다 (Daniell et al. 2004). University Central Florida에 있는 다니엘 교수 연구실에서 가장 활발하게 치료용 유용 단백질 및 배신 생산 연구를 수행하기 있으며 유용 단백질 유전자, 백신을 엽록체 게놈에 발현시킨 예는 표 2,3 에 나타내었다.</p> <h2>Human Somatotropin</h2> <p>수용성이며 생물학적인 활성을 가진 disulfide-bond 형태의 human somatotropin은 터너증후군, 만성신부전중 치료에 이용되는 단백질로 이 hST 유전자를 담배 엽록체 게놈에 도입된 결과 총 수용성 단백질의 \( 7 \% \) 까지 축적되었는데, 이는 핵 형질전환에 비해 300배 높게 발현된 것이다. 엽록체에 발현된 somatotropin은 disulfide 결합을 형성하였고 본 래 인체 hST와 동일한 기능을 하였다 (Staub et al. 2000).</p> <h2>Antimicrobial peptide</h2> <p>Anti-microbial peptides (AMPs)은 동물계의 고유 방어기작으로 병원균과 싸우거나 정상 미생물군을 통제하는데 도움을 주는 성분이다. 아프리카 clawed frog의 피부에서 분비되는 magainin은 항생제, 상처치료, 항암제 등과 같이 광범위에 이용된다 (DeGray et al. 2001). Magainin 유도체인 MSI-99를 담배 엽록체 게놈에 발현시켰을 때, 전체 수 용성 단백질의 \( 21.5 \% \) 까지 발현되었으며, 병원균 Pseudomonas syringae pv. tabaci와 3종류의 곰팡이 Aspergillus flavus, Fusarium moniliforme, Verticillium dahliae 에 대해 약 88-96% 저해 효과 (DeGray et al. 2001), gram-negative 박테리아 Pseudomonas aeruginosa에 대해서도 \( 96 \% \) 병원균의 생장 억제 효과가 있었다 (Chebolu and Daniell 2009)</p>