천연물 유래의 잇꽃 oleosomes은 미래 에너지 자원으로 사용되며 씨 안쪽에 트리그리세라이드를 저장한 작고($1{\sim}3{\mu}m$) 둥근 모양의 저장소이다. Oleosome의 표면은 고분자의($20{\sim}24$ KDa) oleosin 단백질로 덮여 있으며 유화 특성을 나타낸다. 전통적으로, 잇꽃처럼 오일을 내포하고 있는 씨앗의 Oleosomes은 내부에 있는 오일을 분리하기 위하여 단순히 분쇄하는 방법을 사용하였다. 특허 받은 DermaSphere 기술은 손상되지 않은 상태의 oleosomes의 분리가 가능하다. 분리된, 이 원료는 일반적으로 잇꽃 오일과 관련된 피부 유연제, 보습제, 산화 방지제들을 전달하는 제형에 사용될 수 있다. 그러나, 현재의 에멀젼화된 oleosin 단백질이 둥근 오일 바디를 덮고 있기 때문에, oleosomes은 전형적인 oil-in-water (O/W) 유상액에서 다른 oil phase를 에멀젼화할 뿐만 아니라 자기 유화 특성도 가지고 있다. Oleosomes은 화장품 제형에서 유상의 비 활성 부분으로 역할을 하고 있다. 천연 oleosomes은 다양한 유상 활성 성분들을 포집할 수 있으며 화장품 효능 증진을 위한 전달 시스템으로 사용 될 수 있다. 또한, Oleosomes은 방향제, 비타민, 방충제, UV chromophores 같은 다양한 물질들을 포집 할 수 있었다. 이러한 oleosomes은 제품내에 있는 활성물질들을 보호하거나, 시간이 경과에 따른 활성물질의 적절한 방출을 제어하는데 사용 될 수 있다.
Plant seed oil-bodies or oleosomes ate the repository of the neutral lipid stored in seeds. These organelles in many oilseeds may comprise half of the total cellular volume. Oleosomes are surrounded by a half-unit membrane of phospholipid into which are embedded proteins called oleosins. Oleosins are present at high density on the oil-body surface and after storage proteins comprise the most abundant proteins in oilseeds. Oleosins are specifically targeted and anchored to oil-bodies after co-translation on the ER. It has been shown that the amino-acid sequences responsible for this unique targeting reside primarily in the central hydrophobic tore of the oleosin polypeptide. In addition, a signal-like sequence is found near the junction of the hydrophobic domain and ann N-terminal hydrophilic / amphipathic domain. This "signal" which is uncleaved is also essential for correct targeting. Oil-bodies and their associated oleosins may be recovered by floatation centrifugation of aqueous seed extracts. This simple partitioning step results in a dramatic enrichment for oleosins in the oil-body fraction. In the light of these properties, we reasoned that it would be feasible to create fusion proteins on oil-bodies comprising oleosins and an additional valuable protein of pharmaceutical or industrial interest. It was further postulated that if these proteins were displayed on the outer surface of oil-bodies, it would be possible to release them from the purified oil-bodies using chemical or proteolytic cleavage. This could result in a simple means of recovering high-value protein from seeds at a significant (i.e. commercial) scale. This procedure has been successfully reduced to practice for a wide variety of proteins of therapeutic, industrial and food no. The utillity of the method will be discussed using a blood anticoagulant, hirudin, and industrial enzymes as key examples.
Seon, Jeong-Hoon;J.Steven Szarka;Maurice M. Moloney
Journal of Plant Biotechnology
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제4권3호
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pp.95-101
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2002
Molecular faming has the potential to provide large amounts of recombinant protein for use in diagnostics and as therapeutics. Various strategies have been developed to enhance the expression level, stability, and native folding of recombinant proteins produced in plants. Few investigations into the subcellular distribution of recombinant proteins within plant cells have been published despite the potential to increase the expression level and impact the purification process. This review article discusses the current strategies used for targeting recombinant proteins to various subcellular locations and the advantages of targeting to seed oil bodies for molecular farming applications. Specifically, the affinity capture of antibodies using recombinant oilbodies is discussed.
Seeds are an ideal repository for recombinant proteins in molecular farming applications. However, in order to use plant seeds efficiently for the production of such proteins, it is necessary to understand a number of fundamental biological properties of seeds. This includes a full understanding of promoters which function in a seed-specific manner, the subcellular targeting of the desired polypeptide and the final form in which a protein is stored. Once a biologically active protein has been deposited in a seed, it is also critical that the protein can be extracted and purified efficiently. In this review, these issues are examined critically to provide a number of approaches which may be adopted for production of recombinant proteins in plants. Particular attention is paid to the relationship between subcellular localization and protein extraction and purification. The robustness and flexibility of seed-based production is illustrated by examples close to or already in commercial production.
본 연구는 국내 육성 품종인 태광콩의 등숙기에 따른 단백질 발현 양상을 비교함으로써 등숙기 단백질 발현의 차이에 대한 기초자료를 얻고자 수행하였다. 동한 개화 후 종실의 등숙이 진행됨에 따라서 단백질 발현 양상이 세가지 경향으로 나뉘어 지는 것을 확인하였다. 첫 번째는 등숙이 진행됨에 따라서 단백질 발현 정도가 증가하다가 감소되며, 두 번째는 증가와 감소의 시기가 성숙기에 이루어지며, 세번째는 등숙기부터 성숙기까지 점진적으로 증가하는 것이다. 이러한 현상은 단백질의 기능에 따라 달라지는 것으로 사료된다. 등숙 초기에는 등숙에 필요한 단백질의 발현이 증가할 것이며 등숙 후기에는 저장단백질의 발현이 증가할 것으로 사료된다. 따라서 향후 좀 더 많은 수의 단백질 spot 들을 동정하여 어떤 기능을 가진 단백질이 등숙기에 따라 단백질의 발현 양상이 달라지는지는 좀 더 면밀히 관찰할 필요성이 있다고 사료된다.
The rumen microbial ecosystem is coming to be recognized as a rich alternative source of genes for industrially useful enzymes. Recent advances in biotechnology are enabling development of novel strategies for effective delivery and enhancement of these gene products. One particularly promising avenue for industrial application of rumen enzymes is as feed supplements for nonruminant and ruminant animal diets. Increasing competition in the livestock industry has forced producers to cut costs by adopting new technologies aimed at increasing production efficiency. Cellulases, xylanases, ${\beta}$-glucanases, pectinases, and phytases have been shown to increase the efficiency of feedstuff utilization (e.g., degradation of cellulose, xylan and ${\beta}$-glucan) and to decrease pollutants (e.g., phytic acid). These enzymes enhance the availability of feed components to the animal and eliminate some of their naturally occurring antinutritional effects. In the past, the cost and inconvenience of enzyme production and delivery has hampered widespread application of this promising technology. Over the last decade, however, advances in recombinant DNA technology have significantly improved microbial production systems. Novel strategies for delivery and enhancement of genes and gene products from the rumen include expression of seed proteins, oleosin proteins in canola and transgenic animals secreting digestive enzymes from the pancreas. Thus, the biotechnological framework is in place to achieve substantial improvements in animal production through enzyme supplementation. On the other hand, the rumen ecosystem provides ongoing enrichment and natural selection of microbes adapted to specific conditions, and represents a virtually untapped resource of novel products such as enzymes, detoxificants and antibiotics.
식물지방은 주로 종자에서 생산되는데 인류에게 필수 지방산을 공급하는 식품 뿐 아니라 바이오디젤 등 산업원료로 그 이용가치가 크다. 식물지방의 수요 증가에 따른 식물지방의 생산증대가 필요하다. 식물지방을 종자 이외의 바이오매스가 큰 식물의 잎에서 생산한다면 식물지방 생산 증진이 가능할 것이다. 잎은 지방을 생산하는 기관이 아니며 주로 광합성을 통해 탄소를 고정하여 다른 기관으로 탄소를 공급하는 기능을 하고 있어 지방을 생산 축적하는 기관으로 전환하는 데는 많은 고려가 필요하다. 그럼에도 불구하고 최근 지방합성 조절인자인 WRI 유전자, 지방을 생성하는 acyltransferase인 DGAT 유전자의 발현에 의해 잎에서 지방을 합성할 수 있었다. 또한 지방의 분해를 안정화하는 올레오신 단백질의 추가 도입으로 잎에서 건조중량당 15%의 중성지방 생산을 보여 잎에서 지방생산 가능성을 보여주었다(Vanhercke et al. 2014). 앞으로 바이오매스에서 지방을 생산하는 연구가 활발할 것으로 예측되며 이 기술을 식용작물이 아닌 비식용이며 바이오매스가 큰 거대억새 등에 도입하여 농지로 적합하지 않은 열악한 토지 및 간척지 등에 재배하여 실용화한다면 미래 지속 생산 가능 친환경 바이오 원료 생산 자원으로 사용 가능하리라 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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