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녹색 형광 단백질 유전자의 이용

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by

권 지영

on 2 June 2015

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Transcript of 녹색 형광 단백질 유전자의 이용

녹색 형광 단백질 유전자의 이용
1조 김지현
권지영
김민정
김송희

INDEX
2] 구조와 원리
3] 이용 사례와 장점
1] 녹색 형광 단백질 유전자란?
4] 향후 발전 가능성 및 기타 형광 단백질
2] 녹색 형광 단백질의
구조와 원리
1] 녹색형광유전자란?
3] 녹색형광단백질의 응용사례와 장점
녹색 형광 단백질 가운데 크로모포어가 있어서 발광하는 성질을 가지게 된다.
* 크로모포어란? 
발색단 : 유기 화합물의 색의 원인이 되는 원자의 집단.
(공유결합을 하고 있다.)
GFP응용사례
1. 단백질의 위치 확인
이처럼 유전자를 조작해 주면 개체 내에서 특정 단백질이 어떤 모양으로 어디에 위치하는지를 알 수 있다.
위치를 확인하고자 하는 단백질 유전자를 녹색 형광 단백질과 연결
GFP응용사례
2. 세포 내 물질의 메커니즘 및 운동성 확인
GFP를 이용하여 살아있는 세포의 모습을 관찰 할 수 있다.
단백질이 이동하는 모습이나, 자극에 대한 반응을 볼 수 있다.
△ 쥐의 암세포를 GFP를 이용하여 관찰할 수 있다.
인간면역결핍바이러스의 감염 경로, 암세포의 전이,
발생과정에서 특정 단백질의 역할 등의 많은 것을 알 수 있다.
GFP응용사례
3. 동물에서 유전자 발현 확인
△형광 단백질을 생산하는 형질전환 동물
GFP를 동물들의 유전자와 연결해 형질전환동물을 만들어
개체를 통해서 유용한 물질을 얻거나,
여러 가지 연구에 이용할 수 있다.
GFP응용사례
3. 동물에서 유전자 발현 확인
- 실험 성공 여부 확인에 이용
체세포 복제를 통해 인슐린 유전자를 발현하는 닭을 만들 때 주입한
인슐린 유전자가 올바르게 들어갔는지 아닌지를 확인 할 수 있다.
원하는 자리에 녹색 형광 단백질을 넣어보면 태어난 개체에서 형광이 나오는지 여부를 보고 성공이냐 실패냐를 알 수 있다.
GFP응용사례
4. 형광 자체 생산
대한민국 농촌진흥청에서 GFP를 이용한형광색 실을 뽑는 누에고치를 만들어 옷감등으로 이용
잠수부, 어두운곳에서 작업하는 사람들에게 유용
형광물질을 쉽게 다량 생산 가능하여 이용
위조지폐 검열,
정밀화학분석
GFP장점
2. 세포가 스스로 유전자를 발현하고 단백질을 생성해서 만들어 지므로 세포에게 독성이 없다.
3. 녹색 형광 단백질은 짧은 길이의 단백질 조각으로서 단위체만으로도 그 기능을 할 수 있다
4. 미생물을 이용한 유전자 전달
1. 관찰이 용이하다.
조직을 고정 또는 염색할 필요 없이 바로 관찰가능
살아있는 세포에서 관찰이 가능
유전자 발현 효율이 높고 지속기간이 비교적 긴 장점이 있다.
연구팀은 플로리겐에 녹색형광
단백질(GFP)물질이 부착된 벼를
제작해 특수 현미경으로 관찰.
잎에서 생성된 플로리겐이
(꽃의 개화를 촉진하는 호르몬)꽃을 개화시키기 위해 줄기 끝으로
이동해 확산되는 모습을
녹색형광물질로 포착했다.
기사 내용 중
GFP를 이용하여 살아움직이는
세포를 관찰 할 수 있기 때문에
식물내의 호르몬이 어떠한 경로를 통해
이동하는지 발견 할 수 있었다.
1. GFP의 구조
발색단을 형성하는 3개의 아미노산 '크로모포어'는 깡통 가운데 있는모양
녹색 형광 단백질은 아미노산238개로 된 11개의 α-나선구조로둘러쌓인 맥주 깡통 모양의 구조를가지고 있다.
2. GFP 발광 원리
3. GFP의 성질
빛을 내기 위해서 애쿠오린이나 다른 생물발광
단백질과는 다르게 산소 이외의 다른 첨가제가 필요없다.
*에쿠오린이란 ?
녹색형광단백질을 발명한 시모무라 박사가 처음 추출한 단백질
이것은 칼슘이 있을 때만 푸른색을 발했다
GFP는 다른 생물학적 발광성의 다른 단백질과는
달리 자외선이나 청색광을 쪼여주기만 하면
밝은 녹색의 형광을 발한다.
* 빛이 세포 속에 들어가고 빛이 GFP를 만나면 초록빛을 낸다.
만약, 빛을 내기 위해서 에쿠오린처럼 다른 화학물질을
첨가제로 세포 속에 넣어야 한다면
세포의 다른 반응을 방해하게 될 것이고 또 넣기도 힘들 것이다.
4. 형광의 원리
발색단을 이루고 있는 탄소나 질소, 수소 등의 분자가 필요한 에너지 보다 큰 자외선이나 가시광선 같은 빛에너지를 받아서 다시 바닥상태로 되돌아가며 빛을 낸다.
4] 향후 발전 가능성 및 기타 형광 단백질
발전 가능성이 있는 GFP기술
1. 소의 GFP유전자 발현을 통한 단백질치료제 개발
소와 같이 큰 동물에서 유전자 생산을 할 수 있을
가능성이 열림에 따라서, 고가의 치료의 단백질을
현재 생산하는 품질보다 더 우수한것으로 만들 수 있게 될 것이다.
충북대 동물바이오신약 장기개발사업단 에서 형질전환형광한우송아지를 탄생시켰다.
발전 가능성이 있는 GFP기술
2. 신경 질환 치료에 활용이 가능
녹색형광단백질을 이용하여 쥐의 뇌 신경세포들이 신호를 주고 받는 연결부위인 시넵스의 정확한 위치를 찾고 이를 3d영상으로 표현했다.
김진현 박사는 "앞으로 인간 뇌에도 이 기술을 적용할 수 있다면,
신경망 이상에 따른 것으로 추정되는 파킨슨씨병, 자폐증 등과 같은
신경 질환의 원인 분석과 치료에도 기여할 것"이라고 설명했다.
기타 형광 단백질
녹색 이외에 다른 형광 단백질이 필요한 이유
③ 용도에 따라 한번에 다른 색의 형광 단백질을 이용할 수 있다.
② 특정 생물에서 더욱 안정성을 보이는 형광 단백질이 있다.
① 각각의 형광 단백질들은 모두 다른 빛의 파장을 띄고 있다.
기타 형광 단백질
1. 노랑형광단백질
노랑 형광 단백질은 초록색 파장 영역대의
빛을 흡수하고 노랑색 파장 영역의 빛을 내보낸다.
이를 이용하여 타겟단백질이 노랑색을 띈다.
즉 540nm를 흡수하고 550nm를 방출한다.
노랑 형광 단백질은 녹색 형광 단백질의
238개의 아미노산 중 203번째 아미노산인
트레오닌이 티로신으로 바뀌면서 만들어진 단백질.
가장 최근에 만들어진 형광 단백질.
2008년도에 노벨화학상 수상자인
로저 첸 에 의해 만들어 졌다.
기타 형광 단백질
2. 파랑 형광 단백질
파랑 형광 단백질은 383nm를 흡수하고 435nm의 파장을 방출한다.
다른 형광 단백질에 비해 낮은 형광으로 나타내며, 탈색이 잘 일어난다.
에쿠오린과는 다른 녹색형광단백질의 돌연변이 이다.
기타 형광 단백질
3. 적색 형광 단백질

적색형광단백질은 전이성 유방암이 이식된 실험쥐의
피부 아래 1cm정도의 깊이에서도 쉽게 검출 가능하고,
아주 작은 외상도 오랜기간 추적 및 검출 된다
적색 형광 단백질은 554nm와 581nm 에서 최대파장을 보인다.
적색형광 단백질은 n-말단과 c-말단의 융합에 성공적으로 이용된다.
적색 형광 단백질은 뛰어난 광안정성을 보인다.
이 외에도 다양한 색의 형광단백질이 만들어지고 있다.
경청해 주셔서 감사합니다.
녹색형광단백질이란 무엇일까요?
자외선(UV)이나 청색의 빛을 가하면 녹색 형광으로 빛을 발하는 단백질
푸른 형광 빛을 내는 해파리의 형광단백질을 연구하다가
녹색형광단백질을 발견 하였다.
최초의 발견자:
일본의 해양생물학자인 
시모무라 오사무
녹색형광 단백질
(Green Fluorescent Protein)
GFP
미생물학, 의료, 정밀분석 등 여러 가지 분야에 적용 가능
녹색형광단백질은 생물의 유전자에 조합시켜
녹색형광단백질 유전자를 발현시킬 수 있다.
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