단백질 발현 플랫폼 선택 가이드
단백질 발현에 이용되는 주요 플랫폼은 박테리아(E.coli),곤충(Baculovirus), mammalian cell (포유동물 세포) 입니다. 표적 단백질은 활성, 기능, 접힘, 번역후 변형 (PTM, Post-translational modification), 서열 및 구조 등이 모두 다르기 때문에, 이러한 특징에 따라 가장 적합한 발현 시스템을 선택하여야 합니다.
E.coli 발현 플랫폼
E.coli는 가장 일반적으로 사용되는 단백질 발현 시스템 중 하나이며, 일반적으로 DNA plasmid 발현 벡터를 이용하여 유도됩니다. E.coli는 일반 실험실 조건에서 쉽게 배양할 수 있고, 비교적 간단하며 신속하게 발현할 수 있습니다. 표적 단백질이 원핵생물 시스템에서 유래하는 경우에는 E.coli가 적합하나, 단백질이 진핵생물 기원인 경우, 이 시스템에서 PTM을 보장할 수 없으며 다른 시스템을 사용하는 것이 더 효과적일 수 있습니다. 물론 PTM이 중요하지 않은 경우에는 진핵생물의 단백질 발현에도 좋은 플랫폼이 될수 있습니다.
Milestone
1. Gene synthesis, Cloning, Plasmid Prep : 유전자합성, 코돈 최적화, expression vector에 cloning, Plasmid prep
2. Protein Expression Evaluation : plasmid를 bacterial expression strain에 transform. 발현 평가 및 최적화
3. Protein Purification, Tag Removal & Refolding (optional) : 단백질 정제
4. QC & Delivery : purity 분석 및 정량
Baculovirus/Insect 발현 플랫폼
Baculovirus/Insect 발현 시스템은 E.coli나 효모에서 발현할 수 없는 고품질 glycosylated protein의 발현에 효과적입니다. 곤충 세포는 효모보다 더 고등한 진핵 세포 시스템이므로 더 복잡한 PTM을 잘 수행합니다. 또한 mammalian protein folding이 우수하여 soluble protein을 얻기에 적합한 플랫폼 입니다.
Milestone
1. Gene synthesis and subcloning : 한개 이상의 expression vector에 subcloning
2. Virus generation : recombinant Bacmid DNA 제작, transfection, stock 제작, virus titer 결정, 단백질 발현량 확인
3. Pilot expression evaluation : high titer stock으로 insect cell infection, 정제
4. 1 L expression and purification : 1L insect cell expression 및 정제, QC
Mammalian Cell 발현 플랫폼
포유류 세포는 박테리아 세포보다 더 복잡하고 단백질이 샤페론 및 변형 (glycosylation, methylation, phosphorylation 등..)과 같은 적절한 형태로 folding 되는 것을 돕는 매커니즘을 갖고 있어, 가장 정교한 단백질 생산에 이용될 수 있습니다.
Mammalian origin 단백질의 활성은 1차 구조뿐 아니라 형태 및 변형과도 관련이 있으며, mammalian cell에서 발현되었을때 이러한 부분들이 가장 잘 반영됩니다.
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Bacterium |
Insect |
Mammalian |
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Prokaryotic protein expression |
+++ |
+ |
+ |
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Eukaryotic protein without PTM |
+++ |
+++ |
+++ |
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Eukaryotic protein with PTM |
- |
++ |
+++ |
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PTM, folding |
+ |
+++ |
+++ |
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PTM, glycosylation |
- |
++ |
+++ |
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PTM, phosphorylation |
- |
++ |
+++ |
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Turnaround time |
Short |
Long |
Long |
|
Cost |
Low |
Middle |
Middle |
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Yield (mg/L) |
Range from 1-5 mg/l with an
average level 3 mg/l |
Range from 0.2-50 mg/l with an
average level 1 mg/l |
Range from 1-1000 mg/l with an
average level 50 mg/l for antibody, 3 mg/l for protein |
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Recommended applications |
Antigen protein, Protein
standards, Functional proteins |
Proteins with glycosylation,
Assay standards, Secreted form |
Functional study, PTM study,
Assay standards, Characterization |
단백질 제작서비스 문의 : 고마바이오텍(주) (02-579-8787)