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Phaeodactylum tricornutum의 (E)-4-Hydroxy-3-methylbut-2-enyl Diphosphate Reductase 유전자의 형질전환
Transformation of the Diatom Phaeodactylum tricornutum with its Endogenous (E)-4-Hydroxy-3-methylbut-2-enyl Diphosphate Reductase Gene 원문보기

Journal of applied biological chemistry, v.58 no.3, 2015년, pp.273 - 279  

신복규 (Laboratory of Biomodulation, Natural Products Research Center, KIST Gangneung Institute of Natural Products) ,  정유진 (Laboratory of Biomodulation, Natural Products Research Center, KIST Gangneung Institute of Natural Products) ,  김상민 (Laboratory of Biomodulation, Natural Products Research Center, KIST Gangneung Institute of Natural Products) ,  판철호 (Laboratory of Biomodulation, Natural Products Research Center, KIST Gangneung Institute of Natural Products)

초록
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해양 미세조류인 Phaeodactylum tricornutum은 게놈 염기서열이 완전히 밝혀진 규조류로서, 형질전환 방법이 개발되어 있고, 여러 가지 분자생물학적 연구 기술이 개발되어 규조류 연구에서 모델 종으로 여겨지고 있다. 본 연구의 목적은 methylerythritol phosphate (MEP) 대사경로의 마지막 효소인 (E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl diphosphate reductase (HDR)를 코딩하는 P. tricornutum의 Pthdr 유전자를 P. tricornutum에 도입하여 형질전환체를 확보하는 것이다. 유전자 도입 방법은 gold microcarrier를 사용한 bombardment 방법을 사용하였고, 형질전환 유무 및 목적 유전자의 전사체 확인에는 각각 genomic DNA-PCR 및 cDNA-PCR 방법을 사용하였다. 양성대조군으로 egfp 유전자를 P. tricornutum에 도입하여 최종적으로 eGFP 단백질이 발현되는 것을 형광 공초점 현미경을 통해 확인하였다. 이를 바탕으로, 확보된 Pthdr 형질전환체에서도 도입한 Pthdr 유전자로부터 발현된 PtHDR 효소도 잘 발현될 것으로 추측할 수 있었다. 이렇게 준비된 Pthdr 형질전환체는 추후 연구를 통해, P. tricornum의 유용물질인 카로티노이드의 생합성 과정 연구 및 고부가가치 카로티노이드 과발현 균주 개발 등에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Phaeodactylum tricornutum is a model diatom that its genomic information and biological tools are well established. In this study, a gene encoding (E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl diphosphate reductase (PtHDR), a terminal enzyme of the methylerythritol phosphate pathway regulating chlorophyll and ca...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • Genomic DNA-PCR을 통한 유전자 삽입 확인. 본 실험에서 P. tricornutum에 형질전환시킨 세 종의 플라스미드가 크로모좀에 안정적으로 도입되었는지를 확인하기 위해서 genomic DNAPCR을 수행하였다. 배양된 각 형질전환체로부터 genomic DNA를 추출한 후 크로모좀에 도입된 플라스미드 DNA를 검출할 수 있는 PCR을 수행하였다.
  • tricornutum은 fucoxanthin이라는 유용한 최종 산물을 다량 함유하고 있고 그 생합성 기작이 명확하지 않기 때문에 연구의 가치가 높으며, 게놈 염기서열이 밝혀진 점 및 형질전환 방법이 개발된 점 때문에 이러한 연구 목적에 알맞다(Apt 등, 1996; Siaut 등, 2007; Bowler 등, 2008; De Riso 등, 2009). 본 연구에서는 미세조류에서 HDR 단백질 발현 증대와 카로티노이드 등의 최종 대사산물과의 상관관계를 연구하기 위한 첫 단계로 P. tricornutum의 HDR 단백질 과발현 형질 전환체를 확보하는 것을 진행하였다.
  • 해양 미세조류인 Phaeodactylum tricornutum은 게놈 염기서열이 완전히 밝혀진 규조류로서, 형질전환 방법이 개발되어 있고, 여러 가지 분자생물학적 연구 기술이 개발되어 규조류 연구에서 모델 종으로 여겨지고 있다. 본 연구의 목적은 methylerythritol phosphate (MEP) 대사경로의 마지막 효소인 (E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl diphosphate reductase (HDR)를 코딩하는 P. tricornutum의 Pthdr 유전자를 P. tricornutum에 도입하여 형질전환체를 확보하는 것이다. 유전자 도입 방법은 gold microcarrier를 사용한 bombardment 방법을 사용하였고, 형질전환 유무 및 목적 유전자의 전사체 확인에는 각각 genomic DNA-PCR 및 cDNA-PCR 방법을 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
HDR은 생합성 과정 중, IPP와 DMAPP 비율을 결정하는 첫 단계의 중요한 효소인 이유는? 1). IPP와 DMAPP는 테르페노이드 계열 화합물의 전구체로 사용되며 IPP와 DMAPP 비율에 따라 geranyl diphosphate (GPP, IPP:DMAPP=1:1), farnesyl diphsophat (FPP, IPP:DMAPP=2:1), 그리고 geranylgeranyl diphosphate (GGPP, IPP:DMAPP=3:1)가 형성된다. 이렇게 형성된 FPP, GPP와 GGPP는 카로티노이드, 테프펜류 화합물, 클로로필 등의 생합성에 쓰이게 된다. 따라서 HDR은 생합성 과정 중, IPP와 DMAPP 비율을 결정하는 첫 단계의 중요한 효소라 할 수 있다.
규조류란? 규조류(Diatom)는 풍부하고 다양한 광합성 미세조류로 해수 및 담수 모두에서 발견된다(Werner, 1977; Round 등, 1990). 이런 규조류는 지구생물화학적 순환에서 중요한 역할을 하며, 지구 일차대사산물의 20%를 생산한다(Falkowski 등, 1998; Field 등, 1998; Kroth, 2007).
규조류는 어떤 역할을 하는가? 규조류(Diatom)는 풍부하고 다양한 광합성 미세조류로 해수 및 담수 모두에서 발견된다(Werner, 1977; Round 등, 1990). 이런 규조류는 지구생물화학적 순환에서 중요한 역할을 하며, 지구 일차대사산물의 20%를 생산한다(Falkowski 등, 1998; Field 등, 1998; Kroth, 2007). 규조류는 크게 두 분류, 즉 pennates와 centrics로 나누어 진다.
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