e.coli에서 protein을 발현할때, 배지에 olive oil을 추가로 넣어주는 이유가 뭔가요?

Question

mCherry 발현에 대한 논문을 읽고 있었는데요, bioreactor에서 배양하는데, 배지외에 1% olive oil을 추가로 넣어주더라구요, 배지에 올리브오일을 넣는건 처음본거라 왜넣어주는지, 넣어주었을때 이점이 뭔지가 궁금해요.

Answer 1

안녕하세요. 이상현 전문가입니다.

E.coli를 배양할때 1%의 올리브오일을 첨가하는것은 지질성분을통한 세포막의 안정화 및 단백질 발현효율을 향상을위한 조치라고 볼 수 있습니다.

올리브오일에는 불포화지방산이 풍부해서 세포막의 유동성을 높이고, 소수성단백질의 적절한폴딩과 용해성을 돕게됩니다.

또한 오일층이 발포억제 및 산소전달조절에 기여해서 산소독성스트레스를 완화시켜주기도합니다.

감사합니다.

Answer 2

논문을 봐야 정확한 이유를 알 수 있겠지만, 보통은 탄소원 또는 에너지원을 제공하고, 부하를 줄이기 위한 것일 가능성이 높습니다. 특히 고농도 배양 환경이라면 더욱 그렇습니다.

올리브 오일의 주성분인 지방산은 E. coli가 분해하여 사용할 수 있는 탄소원으로 사용될 수 있는데, 일반적인 탄소원인 포도당이나 글리세롤이 고갈될 경우, 올리브 오일은 미생물의 성장을 오랫동안 지속시키면서 세포의 생존력을 유지하도록 해줍니다. 특히 대규모 바이오리액터에서 장시간 고밀도 배양을 유지하며 단백질 발현을 최적화할 때 더욱 그렇죠.

또한 단백질의 과발현은 E. coli 세포에 큰 대사 부하를 줄 수 있는데, 올리브 오일의 지방산은 다른 탄소원보다 느리게 대사되어 급격한 세포 성장을 방지하고 세포의 대사 속도를 더 안정적이고 통제 가능한 수준으로 유지시키는 역할을 합니다.

말씀하신 mCherry와 같은 형광 단백질은 제대로 접혀야만 형광 기능을 나타내는데, 올리브 오일을 사용하여 세포의 성장 속도를 조절하고 대사 부하를 줄이는 것이 단백질이 충분한 시간을 가지고 정상적으로 접힐 수 있도록 하는 역할을 하는 것입니다.

Answer 3

일반적으로 올리브 오일을 배지에 첨가하는 이유는 균주의 성장이나 단백질 발현에 필요한 지질(지방산) 성분을 공급하거나, 고농도의 특정 화합물 또는 독성 물질로부터 세포를 보호하기 위한 유기상(biphasic system)을 형성하여 용해도나 안정성을 개선하는 목적으로 사용될 수 있습니다. 특히 바이오리액터에서 배양할 경우 올리브 오일과 같은 지질은 소포제(antifoam agent) 역할을 하여 배양 중 발생하는 거품을 줄이는 데에도 기여할 수 있으며, 질문하신 mCherry 발현 논문의 맥락에서 정확한 목적은 해당 논문을 통해 확인해야 하지만, 일부 경우 E. coli가 특정 이종 단백질 발현 시 필요로 하는 막 단백질 또는 세포 성분에 필요한 지방산을 보충하기 위함일 가능성이 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 오현수 전문가입니다.

음 보통은 넣지 않는데요.

혹시 지질성 단백질이나, 막단백질의 발현을 유도하는 과정에서 소량 첨가할 수 있다곤 합니다. 답변이 도움되었기 바랍니다.