식물체로 유용한 물질을 추출하여 상업화 하는데 있어서, 식물세포배양이 주목받고 있다. 식물세포 이용시, 저렴한 가격, 높은 안정성을 가진다. 하지만 낮은 생산성이 문제가 되고 있다. 낮은 생산성의 원인은 생리학적 변화와, 목적단백질의 분해가 있다. 이를 해결하기 위해 특정 promoter를 이용하는 연구들이 진행되고 있다. 그 예로는 벼세포와 담배세포에에서 특정 promoter 를 이용하는 것이다.
<h1>서 론</h1> <p>식물체는 인류에게 유용한 식량원일 뿐만 아니라 의약품 등의 원료로도 널리 이용되고 있는 자원의 보고로 알려져 있다. 현재 사용되고 있는 의약품의 많은 부분들이 식물에서 유래한 물질이며 현재까지 의약품 개발의 용도로 진행된 식물체는 30만종 중에서 5000여종에 지나지 않는다고 보고되어 있다. 식물체를 대상으로 유용한 물질을 추출하여 상 업화하는 연구는 환경적인 요인 및 여러 가지 제약이 따르는 데 이러한 점을 극복하기 위한 대안으로 최근에 식물세포배양이 각광을 받고 있다.</p> <p>식물세포를 이용하는 경우, 동물세포에 비해 저렴한 배지 가격, 용이한 scale-up 및 바이러스나 독소의 감염성에 대하여 안전성이 높다는 장점을 가지고 있다. 또한, 식물세포배 양배지는 간단한 이온과 합성시약만으로 배양이 가능하고, 식물세포를 통한 재조합 단백질도 생산이 가능하며, 이 경우 분리정제가 쉬운 장점도 지니고 있다. 하지만 식물세포배양에서 생산된 단백질들은 세포벽과 세포의 배지의 환경 등 여러 가지 장애들로 인하여 완벽하게 분비되지 못하며, 생산 수율이 낮은 점이 커다란 문제점으로 지적되고 있다.</p> <p>이러한 낮은 생산성에 영향을 주는 원인으로는 첫째, 배지 내의 삼투압 변화로 분비를 유도했을 때 야기되는 세포의 생리학적 변화, 두 번째로 세포사멸과 세포파괴로 인한 배지내의 단백질분해효소 (protease)의 유출에 따른 목적단백질의 분해가 주요한 원인으로 알려져 있다.</p> <p>위와 같은 단점을 극복하고 생산 수율을 높이기 위하여 현탁 배양시 특이적이고 강력한 promoter를 사용함으로써 세포 배양에서 생산된 단백질의 분해를 억제하고 단백질의 안정성을 증가시켜 단백질의 안정성을 높이기 위한 연구들이 시도되어지고 있다. 그에 대한 연구로는 벼세포에서 당 고갈을 시점으로 목적단백질의 유전자를 발현시키는 a-amylase gene 유래의 inducible promoter인 Amy3D를 이용하여 재조합 \(a_1\)-antitrypsin의 발현수준을 증가시킨 연구 뿐만 아니라, 담배 세포에서 constitutive promoter를 이용하여 생산되던 hGM-CSF를 벼세포를 통하여 inducible promoter를 이용해 높은 수준으로 향상시킨 예도 보고되어 있다.</p> <p>본 연구의 목적단백질인 green fluorescent protein (GFP)는 원래 발광 해파리 (Aequorea victoria)에 존재하는 단백질로서, GFP는 자외선을 받으면 녹색의 형광을 발하는 성질을 가지고 있어서 관찰이 용이하다는 장점으로 인해, 많은 연구 분야에서 표지 유전자로 유전자 발현의 유무를 측정하는데 매우 유용하게 사용되고 있디. 또한, GFP는 특별한 기질이나 조효소 및 효소의 사용 없이도 검출이 용이하며, 최대 장점으로는 살아있는 세포내에서의 실시간 검출이 가능한 특징을 가지고 있으며, 실험이 신속해진다는 여러 장점들을 가지고 있다.</p> <p>본 연구에서는 inducible promoter인 RAmy3E가 장착된 형질전환된 벼세포를 세포주로 사용하여 GFP가 발현되도록 하였다. 이 RAmy3E promoter는 sugar의 고갈 조건에서 발현되는 시스템으로, 이를 이용한 현탁 세포 배양시 sucrose의 농도가 GFP의 생산에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 본 연구에서 sucrose의 농도에 따른 세포의 성장양상, 분리정제 효율에 영향을 미칠 수 있는 요인으로 분비된 총 단백질량과 최종적으로 GFP의 생산량을 측정하였다. 본 연구는 향후 inducible promoter를 사용하여 고부가가치의 의료용 단백질을 생산하는 데 중요한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 생각된다.</p>