유전공학 15장 (2) - 제초제 내성 작물

1. EPSPS : 트립토판, 타이로신, 페닐알라닌을 못 만들게 하여 식물이 자라지 않는다.
2. 제초제 내성 작물 만들기 “Roundup Ready”
   1. Agrobacterium CP4에서 얻은 EPSPS gene은 제초제 내성이 있다.
   2. 제초제 내성 유전자에 leader sequence를 붙여야 한다 : 엽록체까지 도달하기 위함
   3. Multigene Shuffling을 하여 가장 active한 것을 고른다.
3. DNA shuffling
   1. Accelerated evolution : 진화를 가속화시킨다.
   2. Directed evolution : 원하는 쪽으로 진화시킬 수 있다.
      1. Diversification : 다양한 것들 만들어야 한다.
      2. Selection : 원하는 것을 골라야 한다.
      3. Amplification : 많이 만든다.
   3. Sexual PCR : 많은 다양성을 고려할 수 있다.
4. Terminator technology
   1. 종자가 만들어질 때 치사유전자인 RIP gene을 넣어서 씨가 만들어지지 않게 하는 것

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제초제 내성 작물 만들기

 

제초제의 EPSPS가 3가지 단백질인 트립토판, 타이로신, 페닐알라닌을 못 만들게 하기 때문에 식물이 자라지 못한다.

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제초제를 넣어주면 EPSP 합성과정이 억제되어서 만들어지지 않는다.

필수아미노산 합성과정을 망가뜨리기 때문에 제초제가 역할을 할 수 있다.

 

그러나 이에 대한 EPSP 내성 돌연변이가 생길 수도 있다. 

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내가 키우는 작물들 역시 제초제를 뿌렸을 때 피해를 입는다.

그럼 제초제에 의해 망가지지 않는 유전자를 생산해서 넣어주자.

그 작물에 이름은?  Roundup Ready

 

Agrobacterium CP4에서 얻은 EPSPS gene이 내성에 효과적인걸 알게됐다.

Glyphosate라는 제초제에 그 내성형 유전자를 도입하자.

그 유전자에 Leader sequence를 붙여야한다 : 엽록체까지 가게 하기 위함.

 

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내성형 EPSPS는 세포질에서 만들어져서 엽록체에 들어가게 해야 하기 때문에

Leader sequence가 필요하고 그것을 transit peptide라고 한다.

 

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작물에 쌓여서 생산성이 떨어진다. 독성이 축적된다.

 

Glyposate에다가 아세틸 그룹을 옮기면 GAT 효소를 작물에 집어넣어서 내성을 갖게 한다.

자연계에서 mutant가 만들어지면 자손을 다 거쳐야 정착이 되게 된다.

 

Multigene Shuffling을 하고 가장 active한 것을 고른다. 11번 Shuffling을 반복한다.

가장 강력한 GAT mutant를 고른다.

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DNA shuffling의 특징

 

1.  조상종과 비교했을 때 DNA상의 돌연변이가 축적이 되어 있다. 

그런데 DNA shuffling은 자연계에서 돌연변이가 낮은 비율로 나타난다.

그래서 진화를 가속화 시켜야 한다 : accelerated evolution한 특징을 가지고 있다.

 

2. Directed evolution : 원하는 쪽으로 진화를 시킬 수 있다는 특징을 가진다.

 

3. Sexual PCR : 유전자를 한개만 한 게 아니고 멀티적으로 한다. 

많은 다양성을 고려할 수 있는 유성생식의 특징처럼 많이 만들어서 선별할 수 있다는 특징을 갖는다.

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Directed evolution의 3가지

1. Diversification : 다양한 것들을 만들어야 한다. 

2. Selection : 원하는 것을 골라야 한다.

3. Amplification : 많이 만든다.

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3개의 다른 유전자가 있다

Random하게 자른다.

PCR을 돌린다. 

Recombination이 일어난다.

가장 active한 것을 고른다.

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3개의 유전자를 잘라서 ligation을 해서 나온 것을 PCR을 돌린다.

서로 다른 조각들을 PCR 돌리는 동안 돌연변이가 생길 수 있다.

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4가지 유전자를 PCR 돌린다.

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Mutigene shuffling을 쓰면 몇 백배나 되는 유전자를 찾을 수 있다.

 

다시 돌아가자

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내성유전자를 찾으려고 한다.

Glycosate가 들어와도 해를 주지 않는 작물을 만들자.

 

3개의 유전자를 찾았다.

이것을 가지고 multigene shuffling을 한다.

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시판된 첫번째 GM 작물이다.

 

Normal plant는 polygalacturonase가 엄청 만들어진다.

GM작물은 Antisence가 막는다.

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두번째 GM 작물

Ethylene 생산을 막아야 한다.

 

 

 

ACC Antisense를 집어넣어서 과일이 익는 것을 막았다가

소비자에게 팔 때 ethylene을 첨가해서 익게 만든 후 판다.

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Cre는 사이에 낀 애를 제거한다.

 

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15.3.2 Terminator technology

 

 

씨를 만들 때 토마토 씨가 만들어지지 않게 하는 것.

종자가 만들어질 때 embryo promoter 에다가 치사 유전자인 RIP gene을 넣어서 만들어지게 한다.

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