[논문]형질전환생쥐의 제조 수단으로서 유전자 적중법 및 함정법의 개발 현황

강해묵

형질전환생쥐의 제조 수단으로서 유전자 적중법 및 함정법의 개발 현황
A Current Advance of Gene Targeting and Gene Trapping Methods As Tools of Making Transgenic Mice 원문보기

Development & reproduction = 발생과 생식, v.14 no.4, 2010년, pp.215 - 223

초록
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배아줄기세포를 이용한 형질전환동물의 제조는 유전자의 기능 연구에 필수적이다. 특히 유전자 파괴 생쥐는 유전자의 기능 연구뿐만 아니라 사람 질병 연구에 중요한 모델이 되어 왔다. 유전자 적중법(gene targeting)과 유전자 함정법(gene trapping)은 ES 세포에서 녹아웃(knockout) 생쥐를 제조하는 대표적인 방법이다. 20여 년 전 유전자 적중법과 함정법이 최초로 개발된 이후에 이 기술은 많은 변화를 거쳤다. 특히 상동재조합에 기초한 전통적 유전자 적중법은 대량 제조기반의 조건부 유전자 적중법의 개발로 이어졌고, 유전자 적중법 및 유전자 함정법의 장점 요소의 조합은 유전자를 파괴하는 범위를 넓혔고, 유전자 적중을 더욱 효율적으로 만들었다. 이런 기술은 특정 유전자를 표적으로 하는 다양한 종류의 돌연변이 형질전환동물을 제조할 수 있게 하여 포스트게놈 시대에 요구되는 전체 유전체의 기능 연구를 더욱 효과적으로 진행시켜 줄 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The construction of transgenic mouse using embryonic stem (ES) cells has been crucial in the functional studies of gene on mouse genome. Gene knockout mice have been powerful for elucidating the function of genes as well as a research model for human diseases. Gene targeting and gene trapping mathods have been the representative technologies for making the knockout mice by using ES cells. Since the gene targeting and the gene trapping methods were independently developed about 20 years ago, it's efficiency and productivity has been improved with a advance of molecular biology. Conventional gene targeting method has been changes to high throughput conditional gene targeting. The combination of the advantage of gene targeting and gene tapping elements allows to extend a spectrum of gene trapping and to improve the efficiency of gene targeting. These advance should be able to produce the mutant with various phenotype to target a certain gene, and in postgenome era they have served as crucial research tools in understanding the functional study of whole genome in mouse.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문은 최근에 생쥐 유전자 파괴에 사용되는 유전자 함정과 유전자 적중의 기술이 어디까지 개발되어 왔는지를 살펴보고자 한다. 덧붙여 삽입돌연변이 유발 전략(insertional mutagenesis stratage)으로서 트랜스포존(transposon)의 사용과 같은 새로 개발된 기술이 기존의 방법에 어떻게 적용되는지를 살펴보고자 한다.
그 동안 분자생물학적 기술의 향상은 이들 두 기술의 단점을 극복하여 보다 효율적으로 만들었다. 따라서 본 논문은 최근에 생쥐 유전자 파괴에 사용되는 유전자 함정과 유전자 적중의 기술이 어디까지 개발되어 왔는지를 살펴보고자 한다. 덧붙여 삽입돌연변이 유발 전략(insertional mutagenesis stratage)으로서 트랜스포존(transposon)의 사용과 같은 새로 개발된 기술이 기존의 방법에 어떻게 적용되는지를 살펴보고자 한다.

가설 설정

A: After insertion in ES cell, the trapped allele has a selection reporter cassette with four pairs of site-directed recombinase site. B: Conditional allele generated by FLP recombinase has a reversed selection cassette. This is non-mutagenic because the SA signal is ineffective in producing a fusion transcript.
The second unit contains a PGK promoter, Puro and a splice donor (SD) signal. B: Dicistonic trap vector consists of promterless Neo without ATG codon, IRES, LacZ and pA signal. C: RET trap vector contains GFP as a reporter and is flanked by 2 loxP site for Cre recombinase.
This is non-mutagenic because the SA signal is ineffective in producing a fusion transcript. C: Tissue specific mutation induced by Cre recombinase. The trapping vector is reinverted and results in a conditional mutation.

제안 방법

생거연구소(Sanger Institute)의 MICER(Mutagenic Insertion and Chromosome Engineering Resource)는 삽입돌연변이, 대규모 결손, 역위 그리고 중복을 빠르고 쉽게 만들 수 있게 해 주었다. 여러 유전체 조각을 두 종류의 파지벡터에 연결하는 방식으로 두 종류의 라이브러리를 제조하였다. 이들 벡터는 생쥐 ES 세포에서 양성 삽입 선택에 이용되는 서로 다른 항생제를 갖고 있다.
, 2004). 유전체에서 특정 유전자의 프라이머를 사용하여 PCR로 해당 유전자를 증폭하여 화학적 돌연변이된 클론을 수집한다. 증폭된 정상형과 돌연변이 서열은 적절한 조건하에서 heteroduplex(미스매치장소, 점돌연변이)를 형성한다.

대상 데이터

2C). 표적이 되는 유전자를 완전히 파괴하기 위해 보다 강력한 SA와 polyA 신호가 사용되었다. 다른 변화로는 GFP 유전자의 도입으로 더 쉽게 발현을 추적할 수 있도록 하였다.

성능/효과

PolyA 함정벡터는 PGK 프로모터, Puro(puromycin-resistant gene) 및 SD(splice donor) 신호를 가진 제2의 카세트를 갖고 있다. 두 번째 선택카세트에 있는 polyA 서열이 SD로 교체되고, 전사는 내부적 polyA 신호에 의존한다. SD는 삽입된 유전자의 엑손 하단부와 Puro의 융합된 전사체를 형성하도록 작용한다.

후속연구

특정 유전자를 파괴함으로서 발생, 물질대사, 신경계, 세포 자살 및 암에서 이 유전자의 다양한 기능이 규명될 것이다. 유전자 파괴의 대량제조 전략으로써 유전자 함정법은 새로운 암호화 서열과 삽입장소에 인접한 유전자 발현 정도와 같은 독특한 목적에 응용될 것이다.
, 2004). 특정 유전자를 파괴함으로서 발생, 물질대사, 신경계, 세포 자살 및 암에서 이 유전자의 다양한 기능이 규명될 것이다. 유전자 파괴의 대량제조 전략으로써 유전자 함정법은 새로운 암호화 서열과 삽입장소에 인접한 유전자 발현 정도와 같은 독특한 목적에 응용될 것이다.
유전자 함정법과 결부된 트랜스포존 및 OPE의 사용은 표적화된 생쥐 돌연변이 제조를 더욱 가속화시켜 주고 있다. 표적화된 함정과 조건부 함정은 한 가지 접근 방법의 단점을 극복하는 유전자 적중법과 함정법의 이점을 제공할 것이다. 하지만 함정 녹아웃에 의존하는 유전체의 연구는 만족스럽지 못하고 동시에 표적화된 생쥐의 대량 제조는 여전히 어렵다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유전자 함정법이란 무엇인가?	유전자 기능에 관한 연구의 가장 효율적인 방법은 해당 유전자를 파괴하고 전체 개체에서 표현형을 관찰하는 것이다. 유전자 적중법의 대체 기술로 개발된 유전자 함정법은 매우 효율적이면서도 무작위적인 돌연변이 유발 기법이다(Gossler et al., 1987; Kothary et al.
	유전자 파괴(녹아웃) 생쥐를 제조하는 두가지 주된 방법은 무엇이 있는가?	이처럼 유전자 파괴(녹아웃) 생쥐를 제조하는 두 가지 주된 방법은 유전자 적중법과 유전자 함정법을 사용하는 것이다. 이런 면에서 생쥐 유전자의 연구는 사람 유전체 연구의 가장 완벽한 모델로서, 유전자가 파괴된 생쥐는 사람 질병의 좋은 모델이 되어 왔다(Austin et al.
	전기천공법으로 녹아웃(적중)벡터를 ES세포에 삽입하면 어떤 현상이 생기는가?	, 1988). 전기천공법(electro-poratin)으로 이 벡터를 ES 세포에 삽입하면 표적벡터와 ES 세포 유전체에 있는 동일한 서열 사이에 상동재조합이 일어나 표적유전자의 서열 일부는 Neo로 교체된다. 상동재조합으로 생성된 Neo 저항성 ES 세포만이 살아남고, 그리고 TK는 GANC(gancyclovir) 존재하에 무작위 삽입된 클론을 제거한다(Cappechi, 1989).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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