competent cell 제작 원리 및 competent cell 종류

competent cell 이란 정상적인 세균에 인공적으로 화학처리를 하여 외래성 DNA가 들어갈 수 있게끔 만든 세포를 말한다.그래서 이 세포를 형질전환능력을 가진 세포라고 하며 활성화세포 또는 수용성세포로 부른다.

여기서 화학처리에 쓰이는 시약으로는 대표적으로 염화칼슘(calcium chloride)이 있는데, 이 방법은 효율은 떨어지지만 간편하고, 클로닝 목적으로 사용하기에는 충분하므로 실험에서 자주 쓰인다. 클로닝(cloning)은 DNA조각을 분리하여 벡터라고 불리는 플라스미드 혹은 바이러스로 옮긴 후 이를 살아있는 생명체에 다시 삽입하여 특정 유전자를 순수한 형태로 분리하는데 이용되는 기술 이름이다. 클로닝의 예로는 박테리오 파지를 이용한 DNA 재조합이 있다. 

재조합 유전자를 세균 안으로 클로닝하여 competent cell 제작 을 하는데에는 두가지 방법이 있다. 화학적 형질전환과 전기천공법이다.

세포막은 인지질 이중층으로 되어있고 음전하를 띄고 있다. 삽입하고자 하는 DNA도 당-인산 골격이 띄고 있는 음전하 때문에 전기적으로 상호반발이 일어나서 도입이 어렵다. 이때 화학적 형질전환을 사용하게 되는데, CaCl2를 첨가해서 Ca2+(칼슘이온)이 삽입하고자 하는 DNA를 감싸게 되고 이로 인해 전기적 반발이 감소하게 된다. 이후 적당한 고온에서 열을 가해주면 인지질 이중층이 느슨해져 DNA가 삽입이 되고 다시 온도를 낮추어 인지질 이중층을 닫는다.

전기천공법은 전기를 사용하여 재조합 유전자를 삽입시키는 방법으로, 짧고 높은 전압의 전기 자극을 반복적으로 가해서 막전위에 변화를 주는 방법이다. 변화된 막전위는 DNA를 투입하기에 알맞다. 이 전기천공법은 위의 화학적 형질전환보다 효율이 몇 배 강해서 자주 이용된다.

competent cell 종류 에는 표적 유전자를 대량 추출하기 위한 용도와 표적 단백질을 대량 생산하기 위한 용도로 구분이 된다. 이를 통해 유전자에 대한 기초연구와 단백질에 대한 기초연구를 할 수 있다.

표적 유전자를 대량 추출하기 위해서는 recA- 균주를 이용해야 한다. recA 효소는 유사서열을 인지해서 재조합을 시키는 역할을 한다. 여기서 recA- 균주를 이용하는 이유는 전기적 반응을 최소화 하여 이미 완성된 플라스미드와 다시 재조합 되는걸 막기 위함이다.

세포에서 단백질이 생성되기 위해서는 프로모터가 필요하다. 표적 단백질을 대량 생산 하는 방법에도 마찬가지로 프로모터가 있고, 발현된 단백질이 저하되는 것을 막기 위한 단백질분해효소가 포함되어 있다.