<h1>서 론</h1><p>재조합 단백질을 생산하는 숙주 세포계 중에서 대장균 (Escherichia coli)은 그 어느 발현계보다 중요하다. E. coli는 유전학적, 분자생물학적 지식이 가장 많이 알려져 있어 발현계로 널리 쓰이고 있지만, 아직도 E. coli에서 제대로 발현되지 않는 유전자들도 다수 존재한다. 그러나 E. coli에서 재조합 단백질 생산 시 가장 큰 문제점은 발현된 단백질의 빠른 분해, 응집 (aggregation) 또는 봉입체 (inclusion body)에 의한 생산성 저하이다. 따라서 활성형 재조합 단백질의 효율적인 생산을 위해 단백질 folding을 도와주는 chaperone 분자와의 공발현이 해결책으로 제시되고 있다. E. coli의 분자 chaperones으로 GroEL, GroES 및 DnaK, DnaJ, GrpE 등이 알려져 있다. DnaK, DnaJ, GrpE chaperone 분자는 부분적인 folding을 매개하고 polypeptide aggregation을 보호하기 위해 초기 polypeptide 사슬과 상호 작용한다. GroEL/ES는 folding을 완성시키고 부분적으로 folding된 protein과 상호작용한다. 이와 같은 chaperone 분자와의 공발현은 E. coli에서 활성형 protein의 생산성을 증가시킨 몇몇의 예가 보고되었다. 그리고 (DnaK, DnaJ, GrpE), (GroEL, GroES) 두 teams은 in vivo에서는 단백질 folding이 별개로 작용하지만, 각각은 cooperative하게 작용한다. Folding 이외에도 chaperones은 단백질의 응집, 안정성, heat response의 조절, 단백질 분비 등에도 영향을 미친다.</p><p>이 folding 기전은 최근까지도 커다란 의문점으로 남아있으나, 최근에 일본의 烏取(Tottori) 大學의 Kawata [6]등을 중심으로 생체내에서 단백질의 folding 반응은 어떤 단백질에 의해서 도움을 받는 것으로 밝혀 냈으며, 이 단백질은 folding 도중에 polypeptide 구조에 특이적으로 결합하여 정확한 folding 반응을 촉진시키는 절대적인 기능을 가지고 있는 것으로 보고되었다.</p><p>대장균 유래의 GroE는 subunit 분자량 약 \( 60,000 \mathrm{~Da} \)의 GroEL과 subunit 분자량 약 \( 10,000 \mathrm{~Da} \)의 GroES의 2종류의 단백질로 이루어져 있고, GroEL의 2 ring 중의 윗쪽에 ATP가 결합한 구조만이 GroES와 부착하여 GroEL과 GroES는 complex를 형성한다. 이 때 단백질 folding은 GroEL의 원통 구조에서 GroES를 덮개로 하여 일어나고, GroEL에 부착되어 있던 ATP의 가수분해의 의해 GroEL과 GroES는 분리되고 단백질은 folding 되어 활성형으로 되돌아간다.</p><p>본 실험에서 사용할 target 단백질은 Bacillus macerans의 cyclodextrin glucanotrasferase (CGTase)로 약 \( 70 \mathrm{kDa} \)의 분자량으로 E. coil에서 비가용성 봉입체 형태로 발현됨을 확인하여 GroEL/ES chaperone과 공발현을 통해 수용성 및 활성형의 CGTase을 발현 ◦ 생산하고자 하였다.</p>
발현계 중에 가장 중요한 것은 누구인가요?
재조합 단백질을 생산하는 숙주 세포계 중에서 대장균 (Escherichia coli)