• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권3호
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• pp.258-261
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• 2006

The addition of zeolite particles enhances the stability of mRNA molecules in a cell-free protein synthesis system. When $20{\mu}g/{\mu}L$ of zeolite (Y5.4) is added to a reaction mixture of cell-free protein synthesis, a substantial increase in protein synthesis is observed. The stabilizing effect of zeolite is most dearly observed in an in vitro translation reaction directed by purified mRNA, as opposed to a coupled transcription and translation reaction. Upon the addition of zeolite in the in vitro translation reaction, the life span of the mRNA molecules is substantially extended, leading to an 80% increase in protein synthesis. The effect of zeolite upon the mRNA stability appears be strongly related to the cation exchange (potassium to sodium) reaction. Our results demonstrate the possibility of modifying this biological process using heterogeneous, non-biological substances in a cell-free protein synthesis system.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.85-89
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• 2019

무세포 단백질 합성 시스템은 세포를 파쇄한 후 파쇄액 내의 단백질 합성기구들을 이용하여 단백질을 발현하는 시스템으로 기존의 세포 기반 재조합 단백질 발현 기법들과 달리 세포의 생장조건에 영향을 받지 않으면서 발현 조절에 관한 다양한 인자들을 인위적으로 조절 할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 단백질 합성 과정 중 소모되는 ATP의 연속적 재생을 위해 사용되는 에너지원의 높은 비용과 낮은 안정성은 재조합 단백질 대량생산에의 적용을 제약하는 요인으로 작용하여 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안들 중의 하나로 포도당을 에너지원으로 사용하여 세포 파쇄액내 대사과정을 통해 ATP를 재생하는 방법이 있다. 본 연구에서는 포도당을 에너지원으로 이용한 무세포 합성 시스템에서의 단백질 합성 효율 향상을 위하여 대장균 파쇄액으로부터 회수된 지질을 추가적으로 첨가함으로써 산화적 인산화 과정에서의 ATP재생을 증진시키고자 하였다. 그 결과, 지질이 추가된 무세포 단백질 합성 시스템은 지질이 추가되지 않은 대조군에 비하여 6배 이상 향상된 단백질 생산성을 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권5호
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• pp.885-888
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• 2008

In this work, we demonstrate that glycolytic intermediates can serve as efficient energy sources to regenerate ATP during continuous-exchange cell-free (CECF) protein synthesis reactions. Through the use of an optimal energy source, approximately 10 mg/ml of protein was generated from a CECF protein synthesis reaction at greatly reduced reagent costs. Compared with the conventional reactions utilizing phosphoenol pyruvate as an energy source, the described method yields 10-fold higher productivity per unit reagent cost, making the techniques of CECF protein synthesis a more realistic alternative for rapid protein production.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권3호
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• pp.235-239
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• 2006

Due to recent advances in genome sequencing, there has been a dramatic increase in the quantity of genetic information, which has lead to an even greater demand for a faster, more parallel expression system. Therefore, interest in cell-free protein synthesis, as an alternative method for high-throughput gene expression, has been revived. In contrast to in vivo gene expression methods, cell-free protein synthesis provides a completely open system for direct access to the reaction conditions. We have developed an efficient cell-free protein synthesis system by optimizing the energy source and S30 extract. Under the optimized conditions, approximately $650{\mu}g/mL$ of protein was produced after 2h of incubation, with the developed system further modified for the efficient expression of PCR-amplified DNA. When the concentrations of DNA, magnesium, and amino acids were optimized for the production of PCR-based cell-free protein synthesis, the protein yield was comparable to that from the plasmid template.

• KSBB Journal
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• 제21권4호
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• pp.302-305
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• 2006

PCR증폭기술 및 무세포 단백질 발현 기술의 융합을 통하여, 여러 형태로 서열의 일부가 결손된 단백질들을 고속으로 발현할 수 있는 시스템을 구축하였다. Exonuclease 및 endonuclease에 대한 mRNA의 안정성 향상을 통하여, PCR 증폭을 통해 획득한 선형 DNA로부터의 안정적인 단백질 발현이 가능하였다. 동일한 플라스미드로부터 출발하여 수 시간 이내에 C-말단의 아미노산서열이 순차적으로 제거된 다양한 형태의 트랜스아미나제 Vf의 활성변화를 확인할 수 있었으며 이같은 기술은 각종 효소 단백질의 서열-활성 상호관계의 연구를 위한 유용한 기반을 제공할 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제13권3호
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• pp.344-347
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• 2003

Unnatural amino acid S-(2-nitrobenzyl)cysteine was incorporated into human erythropoietin by using a programmed suppression of nonsense codon in a cell-free protein synthesis system. Several controlling factors affecting the operational efficiency of the suppression were investigated and optimized. The amount of suppressor tRNA and the concentration of $Mg^2+$ were crucial not only for the efficiency but also for the control of the exact suppression. In addition, some general optimization factor are reported in order to improve the efficiency in an unnatural amino acid mutagenesis.

• KSBB Journal
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• 제21권2호
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• pp.118-122
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• 2006

본 연구에서는 연속확산식 무세포 단백질 발현 시스템을 이용한 이황화결합 함유 단백질의 생산 시, 발현된 단백질의 응집으로 인한 비활성화의 문제점이 분파샤페론을 통한 발현 단백질의 용해도 증가, 세포 파쇄액의 화학적 처리를 통한 환원활성 제거, 산화환원완충액을 이용한 적절한 산화환원전위의 제공 등을 통해 단백질의 폴딩에 유리한 반응조건을 구축함으로써 해결될 수 있음을 보였다. 이러한 연구 결과는 각종 게놈 시퀀싱 프로젝트의 빠른 진척에 따라 현재 요구되고 있는 고속, 고효율의 단백질 발현 수단으로써 무세포 단백질 발현 시스템이 적용될 수 있는 가능성을 높여 줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제15권5호
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• pp.779-782
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• 2005

Coupled transcription/translation cocktail을 이용하여 R. glutinis EH 유전자를 in vitro에서 합성하고 활성을 평가하였다. SDS-PAGE 및 immunoblotting을 통하여 45 kDa 크기의 EH 단백질이 발현되었음을 확인하였고, NBP assay 및 chiral GC 분석을 통해 발현된 단백질이 (R)-styrene oxide에 대한 입체선택성이 있음을 확인하였다. 따라서 무세포 단백질 합성 시스템을 이용하여 입체선택성을 유지시킨 EH 유전자 발현이 가능하며, 이러한 방법은 putative EH 유전자 탐색 등에 효율적으로 응용될 것이다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권5호
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• pp.420-424
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• 2006

A simple method for depleting E. coliS30 extracts of endogenous tRNA has been developed. An $ethanolamine-Sepharose^{(R)}$ column equilibrated with water selectively captured the tRNA molecules in E. coli S30 extracts. As a result, S30 extracts filtered through this column became completely dependent upon the addition of exogenous tRNA to mediate cell-free protein synthesis reactions. We anticipate that the procedures developed and described will be particularly useful for in vitro suppression reaction studies designed to introduce unnatural amino acids into protein molecules.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권10호
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• pp.1761-1767
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• 2015

Sevenband grouper, Epinephelus septemfasciatus, is becoming an important aquaculture species in Korea. However, viral nervous necrosis disease is a large problem causing mass mortality in sevenband grouper aquaculture. Recombinant protein vaccines are one of the best methods to reduce these economic losses. However, the cell-based expression method mainly produces inclusion bodies and requires additional procedures. In this study, we expressed a recombinant viral coat protein of sevenband grouper nervous necrosis virus (NNV) using a cell-free protein synthesis system. The purified recombinant NNV coat protein (rNNV-CP) was injected into sevenband grouper at different doses followed by a NNV challenge. Nonimmunized fish in the first trial (20 μg/fish) began to die 5 days post-challenge and reached 70% cumulative mortality. In contrast, immunized fish also starting dying 5 days postchallenge but lower cumulative mortality (10%) was observed. Cumulative morality in the second trial with different doses (20, 4, and 0.8 μg/fish) was 10%, 40%, and 50%, respectively. These results suggest that rNNV-CP can effectively immunize sevenband grouper depending on the dose administered. This study provides a new approach to develop a recombinant vaccine against NNV infection for sevenband grouper.