담배식물체에서 필수아미노산인 lysyl-glutamyl-tryptophan을 암호화하는 인공유전자의 발현

Abstract

식물 단백질의 영양가 향상을 위한 일환으로 필수아미노산의 조성이 풍부한 인공단백질을 암호화하는 인공유전자를 담배 식물체에서 발현을 시도하기 위하여, 식물에서 외래유전자의 발현에 널리 사용되는 Cauliflower mosaic virus (CaMV)의 35S promoter를 이중으로 중첩되도록 하고, (Lys-Glu-Trp)이 64번 반복되는 인공유전자 및 nopaline synthase (nos) terminator를 갖고있는 binary vector pART4-4를 구성하였다. 이 재조합 플라스미드는 Agrobacterium tumefaciens를 이용한 형질전환에 의해 Nicotiann tabacum (Var. Xanthi)으로 도입되었다. Kanamycin이 포함된 신초 유도 배지 및 뿌리 유도배지를 이용하여 정상적으로 재생된 담배 식물체로부터 도입된 인공유전자의 발현을 분석하였다. 추출한 genomic DNA를 EcoRI으로 자른 다음 Southern blot 분석에 의하면, 효소 절단 시 예상되는 1.1 kb에서 band를 형성하였으며 각각의 형질전환 식물체에 인공유전자가 1 또는 3 개씩 도입되어 있음을 확인하였다. Northern blot 분석에 의하면 약 1.2 kb 전사체가 비교적 안정하게 발현되었으며, 잎, 줄기, 뿌리로부터 RNA를 분리하여 promoter의 조직 특이성 발현을 분석한 결과, 잎에서 생성되는 RNA가 줄기나 뿌리 조직보다 안정하게 발현되었다. 형질전환 식물체에서 Western blot에 의한 단백질 분석 결과, 잎에서 추출한 단백질로부터 원하는 크기인 33 kDa의 인공단백질이 생성됨을 확인하였으며 발현 수준은 전체 세포 단백질의 0.1%로서 낮은 수준이었다. To investigate expression of the artificial gene encoding a repeated tripeptide lysyl-glutamyl-tryptophan in tobacco plant, the plant binary vector, pART404 has been constructed, which contains the duplicated CaMV 35S promoter, an artificial gene coding for repetitive polymer (Lys-Glu-Trp)<TEX>$_{64}$</TEX>, and nopaline synthase (nos) terminator. The recombinant expression vector was introduced in Nicotiana tabacum (var. Xanthi) via Agrobacterium tumefaciens-mediated trans-formation. The transgenic calli selected by kanamycin containing medium were then regenerated to whole plants. Southern blot analysis indicated that five transgenic plants (No. 1, 7, 9, 43, 45) showed the hybridizing signals at 1.1 kb of the expected size on EcoRI digestion and each of the transgenic plants contained 1 or 3 copies of the artificial gene inserted into its genome. By northern blot analysis, the size of the hybridized total RNA was estimated to be approximately 1.2 kb and the RNA appeared generally to have the integrity. Western blot indicated that the protein was detected at the position of 33 kDa and the expression level of the polypeptide in the transgenic plant (No. 45) was measured to approximately 0.1% of the total protein.