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제초제 내성 유전자 변형 옥수수 중 PAT단백질에 특이한 단크론성 항체의 생산과 특성 확인
Production and Characterization of Monoclonal Antibodies Specific to PAT Protein Expressed in Genetically Modified Herbicide-Resistance Maize 원문보기

한국식품위생안전성학회지 = Journal of food hygiene and safety, v.33 no.3, 2018년, pp.193 - 199  

김솔아 (경상대학교 응용생명과학부) ,  이정은 (경상대학교 응용생명과학부) ,  심원보 (경상대학교 농화학식품공학과) ,  강성조 ((주)매디랩) ,  정덕화 (경상대학교 농화학식품공학과)

초록
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본 연구에서는 유전자 변형 옥수수(GM 옥수수)에 특이한 단크론성 항체를 개발하고 이에 대한 특성을 확인하는 연구를 수행하고자 하였다. 먼저 형질전환 대장균으로부터 PAT 단백질을 발현시킬 수 있는 시스템을 확립하였고, 재조합 PAT 단백질을 대량 생산하여 항원으로 사용하였다. 준비된 항원을 면역한 결과 재조합 PAT 단백질의 항원성은 매우 높은 것으로 확인되었으며, 세포융합과 클로닝을 통해 12 종의 hybridoma를 확립하였고 western blot 결과 10 종의 hybridoma가 재조합 PAT 단백질과 강한 반응성을 나타내었다. 10종의 hybridoma가 생산하는 항체가 실제 GM 옥수수에 반응하는지를 추가의 western blot으로 분석한 결과 2종의 단크론성 항체(PATmAb-7 and PATmAb-12)가 재조합 PAT 단백질뿐만 아니라 실제 GM 옥수수 중 PAT와 반응하는 것으로 확인되었다. 항체를 대량 생산하고 정제한 후 2종의 항체는 SDS-PAGE 상에서 대표적인 항체의 분리패턴(heavy와 light chain)을 나타내었고, 전형적인 $IgG_1$${\kappa}$ type으로 확인되었다. 정제된 단크론성 항체는 특성을 조사한 결과 다른 GMO에서 발현될 수 있는 재조합 단백질과 non-GM 옥수수 추출물에는 반응성이 없고 PAT 단백질에만 특이적으로 반응하는 것을 확인할 수 있었다. PATmAb-7 를 이용한 간접효소면역분석법의 검출한계는 0.3 ng/mL 수준으로 기준의 유전자변형 콩 면역분석법과 비교했을 때 높은 민감도를 나타내었다. 이상의 결과로 볼 때 개발된 2종의 항체(PATmAb-7 and PATmAb-12)는 GM 옥수수에서 발현되는 PAT 단백질에 특이적으로 반응하는 항체로 확인되었고, 2종의 항체를 이용한 면역분석법과 바이오센서의 개발 가능성을 제시할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, PAT protein of genetically modified maize was prepared from the recombinant E. coli strain BL21 (DE3), and mice were immunized with the recombinant PAT protein. After cell fusion and cloning, two hybridoma cells (PATmAb-7 and PATmAb-12) were chosen since the monoclonal antibodies (Mab...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 제초제 저항성 GM 옥수수에서 발현되는 PAT 단백질을 형질전환 된 대장균으로부터 대량 생산하고, 생산된 PAT 단백질을 항원으로 사용하여 단 크론성 항체 개발과 그 특성을 확인하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 유전자 변형 옥수수(GM 옥수수)에 특이한 단크론성 항체를 개발하고 이에 대한특성을 확인하는 연구를 수행하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
GMO란 무엇인가? ‘유전자변형생물체’ 또는 ‘유전자변형식품’이라고 불리는 genetically modified organism (GMO)은 생물체의 유전자 중 유용한 유전자를 취하여 그 유전자를 갖고 있지 않은 생물체에 삽입하여 유용한 성질을 나타나게 한 것이다. 이와 같은 유전자재조합기술을 활용하여 재배·육성된 농산물·축산물·수산물·미생물 및 이를 원료로 하여 제조·가공한 식품(건강기능식품을 포함) 중 정부가 안전성을 평가하여 입증된 경우에만 식품으로 사용할 수 있으며, 이를 유전자변형식품이라 한다1,2).
GMO작물에 대한 PCR 분석방법은 어느 면에서 단점이 있는가? GMO를 검출하기 위해 주로 사용되는 방법으로는 유전학적 방법과 면역화학적 방법이 이용되고 있는데 주로 GMO 작물 검사에 사용되는 방법으로는 유전학적 방법인 PCR이 국제 표준분석법으로 추천되고 있으며, 상업화된 여러 GMO 작물에 대하여 PCR을 이용한 분석방법이 정립되어 분석법으로 활용되고 있다. 그러나 PCR은 범용성, 비용 및 분석시간 면에서 단점을 가지고 있어 중소규모의 생산현장에서 손쉽게 적용 가능한 현장 검사법의 보급이 필요하다12-14). 국외의 경우 PCR법의 단점을 해결하기 위해 다양한 면역분석법을 개발해 오고 있으며, Envirologix사, Romerlabs사, Neogen사 등은 단백질 분석용 ELISA kit나 lateral flow test kit등을 제조하여 판매하고 있다.
유전자 변형 옥수수에 반응하는 단크론성 항체 2종(PATmAb-7 and PATmAb12)의 다른 작물에서 반응 특성은? 항체를 대량 생산하고 정제한 후 2종의 항체는 SDS-PAGE 상에서 대표적인 항체의 분리패턴(heavy와 light chain)을 나타내었고, 전형적인 IgG1과 κ type으로 확인되었다. 정제된 단크론성 항체는 특성을 조사한 결과 다른 GMO에서 발현될 수 있는 재조합 단백질과 non-GM 옥수수 추출물에는 반응성이 없고 PAT 단백질에만 특이적으로 반응하는 것을 확인할 수 있었다. PATmAb-7 를 이용한 간접효소면역분석법의 검출한계는 0.
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참고문헌 (25)

  1. Bonny, S.: Genetically modied herbicide-tolerant crops, weeds, and herbicides: Overview and impact. Environ Manag., 57, 31-48 (2016). 

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  3. Shin, W.S., Kim, M.H.: Optimized condition of genomic DNA extraction and PCR methods for GMO detection in potato. Korean J. Food Sci. Technol., 35, 591-597 (2003). 

  4. Available from http://foodsafetykorea.go.kr/portal/board/board.do/, Accessed Aug. 29 (2017). 

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  11. Duke, S.O., Lydon, J., Koskinen, W.C., Moorman, T.B., Chaney, R.L., Hammerschmidt, R.: Glyphosate effects on plant mineral nutrition, crop rhizosphere microbiota, and plant disease in glyphosate-resistant. Crops. J. Agric. Food Chem., 60, 10375-10397 (2012). 

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  19. Laemmli, U.K.: Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature, 15, 680-685 (1970). 

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  21. Kohler, G., Milstein, C.: Continuous cultures of fused cells producing antibody of predefined specificity. Nature, 256, 495-501 (1975). 

  22. Mckearn, T.J., Weiss, A., Stuart, F.P., Fitch, F.W.: Selective suppression of humoral and cell-mediated immune responses to rat alloantigens by monoclonal antibodies produced by hybridoma cell lines. Transplant Proc., 11, 932-935 (1979). 

  23. George, C.W., Susott, R.A.: Effects of ammonium phosphate and sulphate on the pyrolysis and combustion of cellulose. USDA Forest Service INT-90 (1971). 

  24. Towbin, H., Staehelin, T., Gordon, J.: Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: Procedure and some applications. Proc. Natl. Acad. Sci., 76, 4350-4354 (1979). 

  25. Xu, W.T., Huang, K.L., Deng, A.K., Luo, Y.B.: Enzyme linked immunosorbent assay for PAT protein detection in genetically modified rape. Chinese J. Agric. Biotechnol., 3, 177-181 (2006). 

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