[분자생물학] 엽록체 형질전환(chloroplast transformation)

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식물체의 유전 정보는 핵, 미토콘드리아 그리고 plastid의 세 가지 세포 소 기관사이에 산재 되어있다. Plastid 게놈은 두 가닥으로 된 원형 DNA 분자로 구성되어 있다. 전형적인 고등 식물에서, plastid 게놈 DNA는 그 크기가 120~160kb 이고 약 130 개의 유전자로 구성되어있다. 고등식물 핵 게놈과 비교하였을 때 plastid 게놈은 크기가 작은데도 불구하고, 엽록체 DNA의 경우에 있어서 총 세포 DNA 양의 10~20%를 차지한다. 이것은 배수체 식물세포가 핵에는 두 copy 게놈을 보유하는 데 비하여, plastid 게놈에는 수천 copy가 존재하기 때문이다. 완두 잎 세포의 경우 10,000개의 동일한 plastid DNA copy 까지 발견된다.
이러한 엽록체 형질전환은 핵을 이용한 형질 전환과 비교해서 여러 장점을 가지고 있다.
첫 번째 장점은 엽록체는 녹색식물은 모두다 가지고 있는 기관이다. 세포당 엽록체 DNA는 수천 copy를 가지고 있을 수 있다. 각 세포에서 엽록체는 많은 수를 가지고 있다(10~100개). 각 세포는 핵을 하나씩 가지고 있다. 그래서 핵으로 gene transfer 하는 방법보다 더 많은 양의 우리가 원하는 단백질을 얻을 수 있다.
두 번째 장점은 대부분의 속씨 식물 종에서, 엽록체는 다음세대로 모계 유전된다. 이것은 꽃가루 유사분열에서 비 동등 세포 분열에 의하여 plastid가 제외 되거나, 수컷의 배우체 발생 중 plastid와 plastid DNA가 분해되기 때문이다. 결과적으로, 난자를 수정하는 정세포는 plastid와는 별개이기 때문에 접합자는 꽃가루로부터 어떠한 기여도 없이 난세포로부터 유일하게 plastid를 받는다.

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