Gene Cloning(유전자클로닝)

소개글

Gene Cloning(유전자클로닝)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

< 목 차 >
1. 육종과 식물 유전자 클론

2. 유전자원과 유전변이

3. 유용유전자형의 선발과 유전자클론

4. 식물유전자의 클로닝 방법

5. 유용유전자 클론의 선발과 확인

6. Polymerase chain reaction 의 원리 및 이용

7. 식물유전자의 구조와 특성.

8. 식물의 전이 인자 ( transposable element)

9. 식물 유전자 클론의 이용

10. 유전자 조작의 전망

본문내용

되어야 단백질의 다량생산에 중요하다고 하였으며, 번역 효율의 증대를 위해 virus 의 untracslated leader 서열을 promoter와 coding region 사이에 첨가하기도 한다.
마. multigene family
식물유전자들도 multigene family를 구성하고 있는 경우가 많은데. 이런 multigene family에 속하는 subfamily 유전자의 유사성을 비교분석함으로써 이들의 기능을 유추할 수 있다. 또한 이런 subfamily 중 기능을 못하는 유전자를 pseudo gene 으로 결론지었으며 pseudo gene 은 식물에서 많이 발견되고 있으며 그 기능이나 의의는 계속 연구가 필요하다.
8. 식물의 전이 인자 ( transposable element)
전이 인자는 크기도 다양하며 위치도 다양하다. 또한 전이인자는 가장자리에 특징적인 반복서열을 갖고 있다.
9. 식물 유전자 클론의 이용
식물세포에서 분리되어 기능이 확인된 유전자단편은 유전분석 mRNA의 정량 및 in situ hybridization에 의한 세포내에서의 당해 유전자의 위치결정 등에 쓰일 수도 있으나 응용면에서 중요성은 이들 유전자 클론을 이용하여 식물세포를 형질전환시켜 새로운 품종을 육성할 수 있다는 점이 더욱 크다.
형질전환기법의 발달과 분자유전학적 지식의 확대에 따라 쌍자엽식물뿐 아니라 벼, 밀, 옥수수 둥의 화본과 작물이 포함된 단자엽식물이나 쌍자엽식물 중에서도 Ti plasmid의 이용이 곤란했던 콩 둥에 서도 electroporation이나 PEG처리 같은 화학물질처리에 의한 DNA의 직접형질전환이 보고되고 있으며 이들 형질전환된 외래유전자들은 감수분열올 거쳐 후대에까지 안정되게 전달되고 있어 근연 야생종 등 종속 간 교배를 주로 하는 관행육종에서 도입될 수 있는 유전자의 변이역을 한충 확장시키고 있다.
이같이 이들의 이용성도크지만 그렇다고 유전자클로닝이 현재의 육종이 안고 있는 모든 문제를해결해 주지는 못한다. 즉 클론된 저항성유전자를 이용해 육성된 병해충 저항성 품종에 대해서도 병해충은 공진화에 의해 새로운 가해능력을 발달시킬 것이며, 또한 가능한 한 많은 유용유전자를 집적코자할 때, 전환시킬 수 있는 유전자의 크기의 제한, 계속적인 형질전환에 의한 품종개량을 위한 선발표지형질의 다양화 또는 유전자삽입부위의 무작위성으로 인해 기존유용형질의 결실이나 변화 우려 및 작물자체의 생존과는 무관한 유전자의 보유로 말미암은 유전적하중(genetic load)에 따른 경쟁력의 상실 등 해결되어야 할 문제가 산적해 있다.
10. 유전자 조작의 전망
유전자클로닝으로 대표되는 식물분자생물학연구는 미생물이나 동물에서보다 상대적으로 늦은데 그 이유로서는 분자생물학이 미생물에서 시작되었고 의학이나 미생물 연구가 주로 동물을 대상으로 한 반면에 식물연구는 주류가 분류나 생태연구에 치중되어 생명현상의 본질해석에 대한접근이 많지 않았던 데도 큰이유가 있다. 또한 이들 이외에도 실험재료로서의 단점으로 효모, 초파리, 대장균등에 비해 세대경과 기간이 길고, 단세포의 배양이 곤란하며 생화학적으로 확인된 진정돌연변이체가 적었으며, 유전자적 DNA의 분리, 정제가세포벽의 존재, 세포의 크기에 비해 세포당 핵산의 양이 적고, 조직 내에 핵산분해효소가 많아서 추출할 수 있는DNA양이 적다는 점도 원인이 될 수 있다.
그러나 식물은 이들 단점을 보상할 만한 장점으로서 체세포배발생 (Somatic embryogenesis)과 기관발생(organogenesis)으로 설명되는 전체형성능(totipotency)을 갖고 있어서 효과적인 식물형질전환과 결합하여 생명현상의 본질해명과 함께 식물유전자 초작에 의한 육종의 가능성올 제시해 주고 있다. 애기장대(5~6주의 짧은 세대기간, 돌연변이 유발이 쉬움, 크기가 작아 많은 실험가능 또한 단상의 게놈이 108 염기쌍으로 초파리의 약 1/2이다.)
Sinnnonds(1983)는 현행 육종체계의 한계로서
l) 제한된 유전자원(gene pool)에 기인한생산성의 제약
2) 돌연변이의 무방향성
3) 유전자재조합기회의 협소
4) 선발과정 문제를 들고 있으며
유전자 클론의 이용으로 유전자원의 다양화와 바이러스의 교차저항성 기작을 이용한 현행 육종의 보완가능성을 제시한바있다.
그 예로써 미생물살충제인 Bacillus thuringiensis 의 살충성 결정단백질을 유전자의 이용, 제초제 저항성 유전자의 이용등도 이뤄지고 있으며, Ti 플라스미드의 nopaline 합성유전자의 promoter에 외래 유전자를 융합시켜서 희귀약재나 향신료를 대량생산 할 수도 있다(a-interferon), antissense RNA의 이용은 특정유전자 발현의 억제로 유전적 질환의 치료 등의 응용에 이용가능
식물에서는 1994년 Flavr Savr 토마토가 판매되기 시작했으며, 바이러스 내성 호박, 불포화도를 높인 카놀라 기름, 제초제 및 충해 내성면화, 저지방산 및 충해내성 감자 그리고 제초제 내성 콩 등이 곧 시판 될 것으로 기대.
보류
유전자 클로닝의 최근 동향은 1991년 10월까지 미국농업부에 신청된 식물의 포장시험 신청이 150여건에 머물었던데 반해 1994년 1~3월 사이의 신청내역만으로도 1000여건이 이른다는 점에서도 알 수 있듯이 급격히 이용이 확산되고 있다.
대상 유전자와 작물 자체도 다양화하고 있지만, 유전자의 근원도 세균, 바이러스, 동물, 식물 및 합성 유전자까지 다양하게 사용되고 있으며 형질전환을 위한 표지형질로서도 항생제 hygromycin B, 제초제 glyphosate나 Basta/ phosphinothricin 내성, reporter 유전자로서 GUS, CAT 및 lucife-rase이용이 확대되고 있으며, 바이러스 저항성 유전자는 바이러스의 피막단백질, 위성(부수) RNA 및 Antisense RNA의 이용이 널리 확산되고 있으며, 충해저항성 유전자로는 기존의 Bt 독소, 단백질 분해저해제 (proteinase inhibitor) 이외에 a-amylase inhibitor, lectins와 chitinase 또는 전갈의 독소등이 이용되고 있다.

키워드

Gene Cloning,   유전자,   육종,   클론,   클로닝,   cDNA클로닝,   게놈,   Polymerase