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해당과정의 활성화를 통한 무세포 단백질 발현 시스템에서의 ATP 재생
Regeneration of ATP through an Activated Glycolytic Pathway in a Cell-free Extract and its Application for Protein Expression 원문보기

한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering, v.19 no.6 = no.89, 2004년, pp.467 - 470  

김동명 (충남대학교 신소재공학부 정밀공업화학과) ,  금정원 (서울대학교 응용화학부) ,  김태완 (서울대학교 응용화학부) ,  오인석 (서울대학교 응용화학부) ,  최차용 (서울대학교 응용화학부)

초록
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해당 작용중간체를 에너지원으로 이용한 무세포 단백질 발현 반응에서의 낮은 재현성 및 단백질 생산성은 반응액의 pH 및 NAD의 존재에 의해 크게 영향을 받는다는 사실을 밝혀내었다. 기존의 PEP를 사용하는 표준반응 용액에서 PEP를 G-6-P로 대체하고 동시에 반응액의 pH 및 NAD 농도를 최적화 함으로써 반응액 1 mL당 약 $300{\mu}g$에 이르는 단백질을 회분식 반응으로 발현할 수 있었다. ATP 재생 방법의 개선을 통한 회분식 무세포 단백질 발현의 생산성 향상은 다종 유전자의 고속 번역을 통한 기능 규명에 있어서 유용한 도구로서 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

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We have investigated the key parameters affecting ATP regeneration in a cell-free protein synthesis system derived from Escherichia coli. When glucose-6-phosphate was used as an energy source, the efficiency of ATP regeneration sharply responded to pH change of reaction mixture. In addition, both pr...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 가해진 G-6-P 용액의 부피를 변화 시켜 반응액 내의 초기농도를 0 mM에서 67 mM까지 증가시켰을 때, 발현된 단백질의 양은 표준반응조건의 PEP 농도와 마찬가지로 33 mM에서 최적의 결과를 보였으나 이때 최종적으로 얻어진 단백질 (Chloramphenicol acetyltransferase, CAT)의 양은 PEP를 사용한 표준반응의 결과에 비하여 현저히 낮은 단백질 발현을 나 타내었다(data not shown). 두 경우에 있어서 에너지원을 제외한 모든 조건은 동등하였으므로 이러한 발현량의 차이가 반응액 내의 ATP 농도와 연관이 있는지를 조사하였다. PEP 및 G-6-P를 사용한 무세포 발현 반응 도중의 ATP 농도의 변화는 Fig.
  • G-6-P를 에너지원으로 사용한 무세포 단백질 합성 반응은 발현되는 단백질의 생산성에 있어서 매우 낮은 재현성을 보였고, 경우에 따라, PEP를 사용한 경우에 비하여 오히려 낮은 단백질 합성 수율을 보이기도 하였다. 본 연구에서는 이처럼 해당 과정의 중간체를 에너지원으로 사용한 무세포 단백질 발현 반응에 영향을 미치는 주요 인자들을 탐색하고 이를 해결하여 고효율의 회분식 무세포 단백질 발현을 높은 재현성으로 수행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 수행되었다.
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참고문헌 (7)

  1. Swartz, J. R. (2001), Advances in Escherichia coli production of therapeutic proteins, Curr. Opin. Biotechnol. 12, 195-201 

  2. Jermutus, L., L. A. Ryabova, and A. Pluckthun (1998), Recent advances in producing and selecting functinal proteins by using cell-free translation, Curr. Opin. Biotechnol. 9, 534-548 

  3. Swartz, J. R. and D. M. Kim (1999), Prolonging cell-free protein synthesis with a novel ATP regeneration system, Biotechnol. Bioeng. 66, 180-188 

  4. Swartz, J. R. and D. M. Kim (2001), Regeneration of adenosine triphosphate from glycolytic intermediates for cell-free protein synthesis, Biotechnol. Bioeng. 74, 309-316 

  5. Sitaraman, K., D. Esposito, G. Klarmann, S. F. LeGrice, J. L. Hartley, and D. K. Chatterjee (2004), A novel cell-free synthesis system, J. Biotechnol. 110, 257-263 

  6. Pratt, J. M. (1984), Coupled transcription-translation in prokaryotic cell-free systems, In Transcription and Translation: A practical approach, B. D. Harnes and S. J. Higgins, Eds., p179-209, IRL Press, New York 

  7. Swartz, J. R. and D. M. Kim (2000), Prolonging cell-free protein synthesis by selective reagent additions, Biotechnol. Prog. 16, 385-390 

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