애기장대 생태형에 따른 단백질 함량 차이에 관한 연구

Abstract

Arabidopsis thaliana is a model plant for molecular genetics research belongs to the Brassicaceae. Arabidopsis are smaller in size and has relatively shorter periods, and they can produce many seeds that is also useful in the statistical analysis. The genome has relatively smaller size, and has diploid characteristics compared with other plants. Even with the unintended expose of the plant to the environment, it is at low risk of intake to the body, because of its non-edible status. Also, the growing conditions are well established, and it is possible to grow efficiently even with low light. By maximizing the cultivated area in the plant factory, it is possible to establish the most efficient productivity per unit area. It is possible to select the most efficient ecotype for protein expression because there are many types of ecotype exist. Furthermore, there is advantage of identify the plant-specific sugar chain structure because full genomic sequence is already known. For these advantages, the model plant plays important roles in all aspects of plant biology. Agrobacterium is a remarkably time-efficient and simple method for delivering DNA into plant tissue to a transient gene expression and boasts a high throughput. Prior to the transient expression experiments, approximately 200 of applicable transient expression ecotypes are selected by observing ecological growth patterns and phenotype for different Arabidopsis ecotypes. (increase in size of the leaf assumed to produce more protein). It is still in process of verifying the transient expression of the protein expression efficiency, under growth room system of culture using Agrobacterium.

애기장대는 십자화과에 속하며 분자유전학 연구에 적합한 모델 식물이다. 식물 크기가 작고 세대 기간이 짧으며 통계 분석이 가능한 많은 씨를 생산할 수 있다. 다른 식물과 비교하여 유전체 사이즈가 작으며 주로 이배체 특성으로 있다. 비식용 식물을 이용하여 비의도적으로 환경에 방출되어도 인체에 섭취할 위험성이 낮고, 재배 조건이 잘 확립되어 있으며 낮은 광원으로 효율적 재배가 가능하다. 식물공장내의 재배면적을 최대한 활용하여 단위면적당 최적의 재배량을 확보 가능하다. 다양한 생태형이 존재하여 단백질 발현을 위한 최적의 생태형 선별이 가능하고, 애기장대 게놈서열 분석완료에 따른 식물특이 당쇄구조 변이를 위한 유전정보 활용이 용이하다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 식물 생물학의 모든 측면에서 모델 시스템 역할을 한다. 아그로박테리움은 일시적 유전자 발현을 하기 위하여 DNA를 식물 조직에 전달하는 매우 빠르고 간단한 방법이며 많은 처리량을 자랑한다. 일시적인 발현 실험에 앞서 먼저 1차적으로 여러 애기장대 생태형을 대상으로 서로 다른 생태형의 생장 패턴과 표현형 관찰을 통하여 일차적으로 식물 재조합 단백질 발현 시스템 적용에 유용한 (유전자 발현 면적 측면을 고려, 식물의 잎이 크고 넓은 것) 생태형(약 200여 종)을 선별하였다. 이들 생태형(21 종, Col-0 포함)을 통제된 배양 환경에서 배양 한 후 잎길이, 잎넓이, 잎면적, 잎자루, 잎의 개수(rosette)을 측정하고 아그로박테리움을 이용한 일시적 발현 방법을 통한 외래유전자의 도입 효율 및 도입 유전자들의 단백질 발현 양상을 검증하고자 진행 중에 있다.