[자연과학] 생물학 실험 - 박테리아 유전 형질전환(genetics transformation)

Title: Bacterial Genetics
Introduction
Griffith에 의한 세균의 형질전환(transformation) 실험은 DNA가 유전물질이라는 사실의 증명뿐만 아니라, 생명현상을 분자수준에서 해명하려고 하는 분자 유전학의 태동에 지대한 공헌을 하였다. 분자 유전학은 유전자인 DNA의 구조와 기능, 유전자의 발현의 조절기작에 관한 새로운 지식과 함께 많은 새로운 기술을 축적하였고 이러한 기술의 축적은 유전공학이라는 분야로 발전하여 21세기에 가장 촉망받는 과학기술 분야 중의 하나로 부각되었다. 유전 형질전환(genetics transformation)은 DNA 분자조각들이 수혜세포(recipient)와 작용하여 유전적인 변이를 일으키는 과정을 의미한다. 세균에서 이러한 변화를 주는 유전자 전달과정은 크게 다음 세 가지로 나누어 설명할 수 있다.

1. 형질전환( transformation): 수혜세포(recipient cell)가 외부로부터 DNA 조각들을 흡수하여 일어나는 형질전환 과정.몇몇 세균의 경우는 특정조건 하에서 세포 외에 존재하는 DNA를 세포막을 통하여 세포질내로 받아들이는 경우가 있는데 이와 같이 외부 DNA를 직접 받는 경우를 transformation이라 한다. 세포가 이와 같이 외부 DNA를 받아들일 수 있는 상태를 competence라 한다. 외부의 DNA가 수용세포와는 다른 특정 표현형질을 갖는 세포로부터 유래하였을 때 이러한 DNA에 의해 형질전환 된 수용세포의 경우 특정 표현형질에 해당하는 유전형질로 전환되며 이렇게 전환된 daughter cell에서도 안정적으로 보존된다. Plasmid DNA는 원형의 유전물질로 염색체와는 별개로 존재하며 자기복제가 가능한 extrachromosomal DNA이다. Plasmid가 갖는 유전자는 이러한 자기복제에 필요한 부위 이외에도 독소생성에 관여하는 유전자, 항생제 내성에 관여하는 유전자, 중금속 등 독성물질에 내성을 주는 유전자 등 여러 유전형질을 숙주세포에 제공한다.

2. Bacteriophage에 의한 형질 전환 (transduction) : 세균에 병원성인 bacteriophage를 통하여 공여 DNA 조각이 수혜세포에 들어가 유전자 재조함이 일어나는 과정.

3. 접합을 통한 형질전환(conjugation) : 공여세포(donor cell)가 수혜 세포와 물리적인 접촉을 통하여 플라스미드를 수혜세포에 주어, 형질전환이 일어나는 과정.

이…(생략)