Analysis of recombinant gas vesicle protein expressed in Escherichia coli and Halobacterium halobium

Abstract

고세균에 속하며 호염성 미생물인 Halobacterium은 민물의 환경에서는 삼투압에 의해 세포가 생존할 수 없는 특성을 가진 생물종이다. Halobacterium은 생태계에 적용될 때 유전자 변형생물에 대한 오염을 막으면서도 재조합 단백질 제작 시 유용하게 쓰일 수 있는 다양한 단백질들을 생산하는 종이다. 이 논문에서는 해양환경오염의 주요인이라 생각되는 유류와 중금속 제거를 응용방안 중 하나로 Halobacterium의 주요 단백질 중 하나인 gas vesicle 단백질을 이용하여 재조합 단백질 제작 가능성에 대해 연구하였다. 실험을 위해 먼저 gas vesicle 단백질을 만드는 유전자를 PCR을 통해 증폭하였고 이것을 Escherichia coli 에 도입하여 재조합 단백질 유전자의 삽입 여부와 발현유무를 확인하였다. 재조합 유전자를 설계할 때에 Histidine-tag을 함께 재조합하여 재조합 단백질 정제를 용이하게 하였고 단백질 분석 시에 사용되는 SDS-PAGE와 western blot으로 단백질을 확인할 수 있었다.

Halophiles are extremophile organisms that thrive in environments with high concentration of salt. Halobacterium is a good model organism for the study of Living Modified Organisms (LMO) as the group cannot survive in most aquatic environment due to difference in osmotic pressure. Recombinant gas vesicle protein fused with lipase and heavy-metal binding motif were constructed for exploring its application on marine ecology. Gas vesicle gene was amplified by PCR using genomic DNA template isolated from Halobacterium halobium sp. NRC-1. Recombinant gvp gene was designed to combine with binding sites for mercury and silica as well as histidine-tag for its detection and purification. Expression of recombinant gvp in E. coli was identified by SDS-PAGE and western blot. Functional expression of recombinant fusion gvp were also identified in Halobacterium halobium.