유전자 합성으로 이어지는 단계 :
유전자 합성은 몇 가지 주요 단계를 포함하는 복잡한 과정입니다. 일반 워크 플로의 고장은 다음과 같습니다.
1. 설계 및 시퀀스 최적화 :
* 유전자 설계 : 원하는 유전자 서열은 원하는 단백질, 기능 또는 다른 원하는 특성에 기초하여 결정된다.
* 시퀀스 최적화 : 유전자 서열은 선택된 숙주 유기체에서 코돈 사용, 발현 수준 및 단백질 안정성에 대해 최적화된다. 여기에는 종종 호스트의 번역 기계가 선호하는 것으로 알려진 특정 코돈을 포함하는 것이 포함됩니다.
2. 올리고 뉴클레오티드 합성 :
* 짧은 올리고 뉴클레오티드 : 최적화 된 유전자 서열은 올리고 뉴클레오티드 (oligonucleotides)라고 불리는 더 작은 중첩 단편으로 나뉩니다. 이들은 일반적으로 길이가 40-60 기본 쌍입니다.
* 고체 상 합성 : 올리고 뉴클레오티드는 한 번에 하나의 뉴클레오티드 인 자동화 된 신디사이저를 사용하여 합성된다. 이 과정은 매우 정확하고 효율적입니다.
3. 올리고 뉴클레오티드의 조립 :
* 조각 조립 : 합성 된 올리고 뉴클레오티드는 다양한 방법을 사용하여 더 큰 조각으로 조립됩니다.
* PCR 기반 어셈블리 : 프라이머는 올리고 뉴클레오티드의 겹치는 끝에 어닐링하도록 설계되었습니다. PCR 증폭은 조각을 함께 결합시킨다.
* 깁슨 어셈블리 : 이 방법은 동시에 겹치는 끝을 갖는 DNA 조각을 자르고 겹치는 특수 효소를 사용하여 원활한 어셈블리를 달성합니다.
* 골든 게이트 어셈블리 : 이 방법은 유형 II 제한 효소를 사용하여 올리고 뉴클레오티드 끝에 특정 돌출부를 생성하여 방향 복제를 허용합니다.
4. 유전자 검증 :
* 시퀀싱 : 조립 된 유전자는 정확도를 보장하고 원하는 서열이 정확하게 합성되었음을 확인하기 위해 서열화된다.
5. 복제 및 표현 :
* 클로닝 : 검증 된 유전자는 적합한 벡터로 클로닝 된 후, 발현을 위해 숙주 유기체에 도입 될 수있다.
* 표현 : 클로닝 된 유전자는 숙주 유기체에서 발현되어 원하는 단백질을 생성한다.
6. 단백질 정제 및 특성화 :
* 단백질 정제 : 친 화성 크로마토 그래피 또는 이온 교환 크로마토 그래피와 같은 다양한 방법을 사용하여 단백질을 숙주 세포 추출물로부터 정제한다.
* 단백질 특성화 : 정제 된 단백질은 그 구조, 기능 및 특성을 확인하기 위해 분석된다.
추가 메모 :
* 자동화 및 높은 처리량 : 현대 유전자 합성 기술은 고도로 자동화되어 수백 또는 수천 개의 유전자를 동시에 합성 할 수 있습니다.
* 비용 : 유전자 합성 비용은 최근 몇 년 동안 크게 감소하여 연구 및 산업 응용 분야에 더 접근 할 수있게되었습니다.
* 응용 프로그램 : 유전자 합성에는 다음을 포함하여 수많은 응용이 있습니다.
* Biopharmaceutical 개발 : 치료 단백질 및 백신 생성.
* 농업 생명 공학 : 질병 저항 작물을 개발하고 작물 수확량을 향상시킵니다.
* 산업 생명 공학 : 다양한 응용에 대한 효소 및 기타 바이오 촉매 생성.
* 기본 연구 : 유전자 기능, 단백질 구조 및 진화 연구.
이러한 단계를 수행함으로써 연구원과 회사는 특정 서열과 기능을 갖춘 합성 유전자를 만들어 광범위한 분야에서 발전을 유도 할 수 있습니다.
