분자생물학의 대장균

Escherichia coli in molecular biology
주요 기사:대장균
형광 pGLO 플라스미드를 함유한 대장균 군집

대장균(/ˌɛɪrrrrkiəə kikoʊlaɪ/; 일반적으로 약칭 대장균)은 그람 음성의 감마프로테오박테리움으로, 온혈성 유기체(내장)의 하장에서 흔히 발견된다.K-12와 B 변종인 두 고립체의 자손은 도구와 모형 유기체로서 분자생물학에서 일상적으로 사용된다.null

다양성

주요 기사:대장균 § 다양성

대장균은 가장 다양한 박테리아 종 중 하나로 증상이 다른 여러 병원성 균주가 있으며 게놈의 20%만이 모든 균주에 공통적으로 분포하고 있다.[1]나아가 진화의 관점에서 보면 시겔라속(dysenteriae, flexneri, boydii, sonnei)의 성분은 실제로 대장균종(e. coly)이 "위장상태"(즉, 대장균은 속과 포경화함)이다.[2]null

역사

1885년 독일의 소아과 의사인 테오도르 에스케리히가 건강한 개인의 배설물에서 이 종을 처음 발견하여 '균장균 코뮌'이라고 불렀는데, 이는 프로카리오테의 대장균과 초기 분류에서 발견되어 그 모양과 운동성에 근거하여 이들을 소수의 제네라에 두었다(당시 에른스트 해켈의 박쥐 분류).모네라는 왕국의 에리아(eria)가 제자리였다[3].[4]null

박테리아의 개정에 따라 1895년[5] 미굴라에 의해 대장균으로 재분류되었고 이후 대장균으로 재분류되었다.[6]null

배양법이 쉽고 빠르게 두 배로 증가하기 때문에 초기 미생물 실험에 사용되었지만, 박테리아는 원시적이고 세포 이전으로 간주되었고 1944년 이전에 에이버리, 매클로드, 맥카티가 DNA가 살모넬라 장티푸륨을 사용한 유전 물질이라는 것을 증명했을 때 거의 주목을 받지 못했다. 그 후 대장균이 사용되었다.d 연결 매핑 스터디의 경우.[7]null

균주

많은 대장균종(K-12, B, C, W) 중 4개는 모델 유기체종류로 생각된다.이것들은 생물학적 안전 지침의 위험 그룹 1에 분류된다.null

에스케리히의 고립

Escherich의 첫 번째 고립은 1920년 런던 리스터 연구소(NCTC 86[1])[8]에 의해 NCTC에 입금되었다.null

K-12

변종은 디프테리아에서 회복된 환자의 대변 샘플에서 격리되었고, 1922년 스탠포드 대학교에서 K-12(항원이 아님)라는 라벨이 붙여졌다.[9]이 고립은 찰스 E에 의해 1940년대에 사용되었다. 질소대사를 연구하기 위해 클리프톤은 질소대사를 연구했는데, 그는 F+ λ+ 표현형 때문에 특이함에도 불구하고 그것을 ATCC(스트레인 ATCC 10798)에 침전시켜 그의 트립토판 생합성 실험을 위해 에드워드 타툼에게 빌려주었다.[10][7]구절의 과정에서 O 항원을[7] 잃었고 1953년에는 람다 페이즈(조슈아 레더버그와 동료들이 UV로 W1485를 만든 스트레인 W) 중 먼저 치료되었다가 1985년에는 아세리딘 오렌지 양생에 의해 F 플라스미드(F Plasmid)가 치료되었다.[citation needed]MG1655에서 파생된 균주는 DH5α의 모체인 DH1과 DH10B(Invitrogen에[11] 의해 TOP10으로 교체됨)를 포함한다.[12]1485원부터의 대체 혈통은 2637원(반전 rrnD-rnE 포함)으로, 결과적으로 3110원이 되었다.[8]구체적인 기록 보관이 없어 변종의 '피디그리'는 구할 수 없었고 바바라 바흐만이 예일대에 E.대장균유전주식센터를 세우기 위해서는 실험실 책자와 기록을 컨설팅해 유추해야 했다.[9]대장균 K-12를 질소 겨자, 자외선, X선 등의 작용제로 치료하면서 다양한 변종이 도출됐다.대장균 K-12 균주파생물과 그 개별구축, 유전자형, 표현형, 플라스미드, 페이지 정보의 광범위한 목록은 에콜리위키에서 볼 수 있다.null

B형 변종

두 번째 일반적인 실험실 변종은 B 변종인데, 이 변종의 역사는 덜 간단하고, 대장균 B가 1942년 델브뤼크와 루리아가 박테리오파제 T1과 T7에 대한 연구에서 밝혔듯이 그 변종의 첫 번째 명칭은 Delbrück와 Luria이다.[13]당시 대장균으로 알려진 원래의 대장균 B 변종은 1918년경 파리 파스퇴르 연구소의 펠릭스 드어렐에서 유래되었는데, 그는 그것이 파스퇴르 연구소의 콜렉션에서 유래했다고 주장했지만,[15] 그 시기의 어떤 변종도 존재하지 않는다.[14][8]D'Herelle의 변종은 Bruxelles에[16] 있는 Pasteur du Bravant 연구소의 소장 Jules Bordet과 그의 제자 André Gratia에게 전달되었다.[17]전 앤 Kuttner("그 박테륨. 균 박사 보르데로부터 얻어진")[18]고 앙드레 Gratia 마사 Wollstein, 록펠러 연구원은 변종에 대해 브뤼셀 변형"로 있는 긴장을 통과한 외젠 Wollman(B균 보르데)[19]로 기울 아들이 1963년(CIP63.70)에"변형 bricks"(B미국)로, o. 예금해 놨습니다 긴장을 통과시켰다fBacil1921년 '대장균'이 [20]그 뒤를 이어 자크 브론펜브레너(B.c. coli p.c)에게 넘겼고, 그는 이를 델브뤼크와 루리아에게 넘겼다.[8][13]이 변종은 REL606과 BL21과 같은 몇 가지 다른 변종을 발생시켰다.[8]null

C형 변종

대장균 C는 다른 대장균종과는 형태학적으로 구별된다; 그것은 더 구체적이고 그것의 핵의 분포를 가지고 있다.[21]null

W형 변종

W 변종은 셀만 웍스먼에 의해 럿거스 대학 근처의 토양으로부터 격리되었다.[22]null

생명공학에서의 역할

대장균은 실험실 문화의 오랜 역사와 조작의 용이성 때문에 현대 생물공학 및 산업 미생물학에서도 중요한 역할을 한다.[23]대장균의 스탠리 노먼 코헨과 허버트 보이어의 연구는 플라스미드와 제한 효소를 이용하여 재조합 DNA를 만들어내면서 생명공학의 토대가 되었다.[24]null

이질 단백질 생산을 위한 매우 다재다능한 숙주로 여겨지는 [25]연구자들은 플라스미드를 이용하여 미생물에 유전자를 도입할 수 있어 산업 발효 과정에서 단백질의 대량생산이 가능하다.대장균을 이용한 재조합 단백질을 생산할 수 있는 유전자 시스템도 개발됐다.재조합 DNA 기술의 첫 번째 유용한 적용 중 하나는 인간 인슐린을 생산하기 위한 대장균의 조작이었다.[26]변형된 대장균은 백신 개발, 생물 거식, 고정 효소 생산에 이용되어 왔다.[25]null

대장균은 다중 이황화 결합을 함유한 단백질이나 안정성이나 기능을 위해 변환 후 수정이 필요한 단백질과 같이 이전에 대장균에서 어렵거나 불가능하다고 생각되었던 단백질을 생산하는데 성공적으로 사용되어 왔다.대장균의 세포 환경은 일반적으로 이설피드 결합이 형성되기에는 너무 감소하고, 따라서 이설피드 결합을 가진 단백질이 그것의 경련 공간에 분비될 수 있다. 그러나 티오레독신과 글루타티온의 감소가 손상된 돌연변이는 또한 대장균의 세포질에서 이설피드 결합 단백질이 생성되는 것을 허용한다.[27]또한 대장균에 공학적된 캄필로박터 제주니의 N연계 글리코실화 시스템을 이용하여 당단백질을 포함한 다양한 변환 후 수정의 단백질을 생산하는데도 이용되어 왔다.[28][29]이 기술을 복잡한 글리코실레이션을 생산하기 위해 확장하려는 노력이 현재 진행 중이다.[30][31]null

해밀턴 경로 문제와 같은 복잡한 수학 문제를 잠재적으로 해결하기 위해 대장균을 프로그래밍하는 연구도 이루어지고 있다.[32]null

모델 유기체

대장균은 미생물학 연구에서 모범생물로 자주 사용된다.재배 균주(예: 대장균 K-12)는 실험실 환경에 잘 적응되어 있으며, 야생형 균주와 달리 장에서 번성할 수 있는 능력을 상실했다.많은 실험실 변종들이 바이오필름을 형성하는 능력을 잃는다.[33][34]이러한 특징들은 항체와 다른 화학 공격으로부터 야생형 균주를 보호하지만, 많은 에너지와 물질 자원이 필요하다.null

1946년 조슈아 레더버그와 에드워드 타툼은 대장균을 모형 박테리아로 이용한 박테리아 결합으로 알려진 현상을 처음 설명했으며,[35] 결합을 연구하는 것이 일차적 모델로 남아 있다.[36]대장균은 페이지 유전학을 이해하는 첫 실험의 필수 요소였으며,[37] 시모어 벤저와 같은 초기 연구자들은 유전자 구조의 지형을 이해하기 위해 대장균과 페이지 T4를 사용했다.[38]벤저의 연구 이전에는 유전자가 선형 구조인지, 가지 무늬가 있는지 알 수 없었다.null

대장균은 게놈 서열을 정리한 최초의 유기체 중 하나였다; 대장균 K-12의 완전한 게놈은 1997년 사이언스에 의해 출판되었다.[39]null

렌스키의 장기 진화 실험

주요기사 : 대장균장기진화실험

1988년 리처드 렌즈키에 의해 시작된 대장균을 이용한 장기 진화 실험은 실험실의 주요 진화 변화를 직접 관찰할 수 있게 했다.[40]이 실험에서, 대장균의 한 집단은 예기치 않게 구연산염을 에어로빅으로 대사시키는 능력을 진화시켰다.이 용량은 대장균에서는 극히 드물다.일반적으로 에어로빅 재배 불능이 살모넬라 등 밀접하게 연관된 다른 박테리아와 구별되는 진단 기준으로 사용되므로, 이 혁신은 실험실에서 관찰된 특정 사건을 나타낼 수 있다.null

참조

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