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전공자를 위한 생물학/대학원생을 위한 필수 생물학 개념들 68

데그론 태그(degron tag)의 종류와 활용

단백질이 세포 안에서 언제, 얼마나, 어떻게 제거되는지는 생물학적으로 정말 중요한 주제예요. 특히 어떤 단백질을 세포 내에서 ‘사라지게’ 만드는 실험을 하고 싶을 때, 우리는 종종 ‘degron tag’를 사용하죠. 이 작은 태그는 단백질에 달아주기만 하면, 특정 조건에서 단백질을 분해하도록 유도해줘요. 마치 스위치를 켜듯 단백질을 컨트롤할 수 있는 셈이에요. Degron이란 무엇인가요?Degron은 단백질 분해를 유도하는 신호를 가진 서열이에요. 이 서열이 단백질의 말단이나 중간에 붙어 있으면, 세포는 이를 인식하고 해당 단백질을 유비퀴틴-프로테아좀 경로 등을 통해 제거하게 돼요. 이걸 실험적으로 활용하면, 원하는 단백질을 시간적으로 제어하면서 제거할 수 있는 거예요. 왜 degron을 쓰나..

[Cre-loxP] 6편 : Cre-loxP의 확장 기술 – 다중 재조합과 Flp-FRT 시스템의 활용법

Cre-loxP 시스템은 단순히 유전자를 '켰다 껐다' 하는 수준을 넘어서, 이제는 복잡한 유전자 편집, 세포 추적, 단계적 재조합까지 가능하게 해주는 고급 기술로 진화했어요. 이번 글에서는 그런 응용 전략을 자세히 설명해볼게요. 돌연변이형 loxP 시퀀스로 다중 재조합 제어하기   일반적인 실험에서 loxP 시퀀스는 한 종류만 사용되기 때문에, 두 개 이상의 loxP가 존재할 경우 어떤 것끼리 재조합될지 정확하게 제어하기 어려워요. 이때 사용되는 것이 바로 mutant loxP variants예요.   대표적인 돌연변이형 loxP에는 다음이 있어요  lox2272 loxN lox511   이들 변형체는 각각 자기와 동일한 lox끼리만 재조합되기 때문에, 하나의 세포 안에서도 다양한 유전자 편집 이벤트를..

[Cre-loxP] 5편 : Cre-loxP 실험의 함정과 해결 전략 – 유전자 조작의 그림자 읽기

Cre-loxP 시스템은 강력한 유전자 조작 도구이지만, 그렇다고 완벽한 도구는 아니에요. 실제로 실험을 진행하다 보면 예상하지 못한 부작용, 낮은 효율, 혹은 엉뚱한 조직에서의 발현 등이 생기곤 해요.   오늘은 이런 '함정들(pitfalls)'을 미리 알고 대비하는 방법을 소개할게요.1. Cre의 독성: 너무 많은 Cre는 오히려 독이 돼요 Cre recombinase는 일반적으로 무해하다고 알려져 있지만, 과도하게 발현되면 DNA 손상이나 세포 사멸을 유발할 수 있어요. 일부 마우스 라인에서는 Cre의 독성으로 인해 생존율 저하, 불임, 조직 손상이 보고되기도 했죠. 해결 팁Cre를 hemizygous 상태(한 개 복제)로 사용하는 게 안전해요.Cre 발현량이 높은 전신 Cre 라인보다는 조직 특이..

[Cre-loxP] 4편 : Cre-loxP로 유전자 스위치 켜고 끄기 – 트랜스유전자 제어와 Cre 리포터의 활용

많은 사람들이 Cre-loxP 시스템을 유전자 제거에만 사용하는 도구로 생각하지만, 실제로는 이보다 훨씬 다양한 방식으로 응용할 수 있어요.   대표적인 예로는 트랜스유전자(on/off) 스위칭, 그리고 유전자 발현 위치를 추적할 수 있는 Cre reporter 마우스의 활용이 있죠.  Cre로 유전자 ‘켜기’: Lox-Stop-Lox 시스템 트랜스유전자를 특정 조직이나 시점에서만 발현시키고 싶을 때, 자주 쓰이는 구조가 바로 Lox-Stop-Lox (LSL) 전략이에요.    이 시스템은 트랜스유전자의 프로모터와 코딩서열 사이에 “STOP” 시퀀스를 삽입한 구조예요. 이 STOP 시퀀스가 loxP로 감싸져 있어서, Cre가 발현되기 전까지는 유전자가 발현되지 않아요.  하지만 Cre가 도입되면?  lo..

[Cre-loxP] 3편 : Cre-loxP 마우스 교배, 이렇게 하면 쉽다 – 유전자 조작 모델 만들기 A to Z

Cre-loxP 시스템을 실험에 도입하고자 할 때 가장 많이 받는 질문 중 하나는 바로 이것이에요. “loxP 마우스랑 Cre 마우스를 교배하면 끝 아닌가요?” 결론부터 말하면, 한 번의 교배로 끝나지 않아요. 유전자 조작 마우스를 얻기 위해서는 적절한 조합과 세대별 전략이 필요해요.   목표: 특정 유전자를 조직 특이적으로 제거한 실험 마우스 만들기예를 들어, 특정 유전자가 간에서만 제거되도록 하고 싶다고 가정해볼게요. 이를 위해 필요한 마우스는 다음 두 가지예요 loxP 플랭크(floxed) 마우스제거하고자 하는 유전자가 양쪽에서 loxP로 둘러싸인 형태 Cre 발현 마우스간 특이적으로 Cre를 발현하는 Alb-Cre 마우스     이 두 마우스를 1차 교배해주면, 자손 마우스는 두 유전자 중 각각을..

[Cre-loxP] 2편 : Cre-loxP로 유전자를 켜고 끄는 정밀 제어법 – 조직 특이성과 시간 조절의 비밀

Cre-loxP 시스템의 진짜 매력은 단순히 유전자를 제거하거나 바꾸는 데 그치지 않아요. 이 시스템은 유전자의 발현 시점과 위치를 세밀하게 조절할 수 있다는 점에서 유전자 기능 연구에 있어 혁신적인 도구로 자리 잡았죠. 조직 특이적 유전자 조작가장 널리 사용되는 방식 중 하나는 조직 특이적 Cre 마우스를 활용하는 거예요. 즉, Cre recombinase 유전자를 특정 조직에서만 발현되는 프로모터 아래에 둔 트랜스제닉 마우스를 만드는 방식이에요.   예를 들어, 간에서만 유전자를 제거하고 싶다면 Alb-cre (Albumin promoter)를, 면역세포에서만 조작하고 싶다면 CD4-cre나 Lck-cre를 사용하는 식이죠. 이 Cre 마우스와 loxP로 유전자가 플랭킹(floxed)된 마우스를 교배..

[Cre-loxP] 1편 : 유전자 조작의 시작, Cre-loxP 시스템이란?

유전자를 연구하다 보면, 특정 유전자를 세포에서 제거하거나 반대로 원하는 시점에만 발현되게 조절하고 싶은 순간들이 생겨요. 이럴 때 과학자들이 가장 많이 사용하는 도구 중 하나가 바로 Cre-loxP 시스템이에요.  이름이 어렵게 느껴질 수 있지만, 이해하고 나면 다양한 실험에 응용할 수 있는 강력한 유전공학 도구에요. Cre-loxP 시스템은 P1 박테리오파지에서 유래한 두 가지 구성 요소, 즉 Cre recombinase 단백질과 loxP 서열로 구성돼 있어요.     Cre는 "Causes recombination"이라는 의미처럼 재조합을 유도하는 효소이고, loxP는 이 효소가 인식하는 특정 DNA 서열이에요. loxP는 34bp의 길이로, 13bp의 반복 서열이 좌우에 있고, 가운데 8bp의 비..

전자실험노트(ELN), 프로토콜, 연구정리를 위한 툴들 - Benchling, protocols.io, LabArchives, SciNote, Notion

매일 실험을 하다 보면 어느 순간 “내가 어제 했던 조건 뭐였더라?” 혹은 “이 프로토콜 수정한 거 어디다 적었지?”라는 생각이 들죠. 이럴 때 도움이 되는 것이 바로 전자 실험 노트(ELN)와 디지털 연구 관리 도구예요.  이번 글에서는 실험실 일정을 관리하고, 프로토콜을 정리하고, 팀과 협업할 수 있는 무료 또는 학술용 무료 플랫폼들을 소개해볼게요. 1. Benchling – 전자 실험노트 + 분자생물학 통합 툴 Benchling은 앞서 소개한 DNA 편집 도구로도 유명하지만, 사실 연구 데이터 관리와 협업 기능까지 모두 포함된 ELN(전자 실험 노트)이기도 해요.  Cloud-based platform for biotech R&D | Benchling Cloud-based platform for b..

유전자 발현 분석과 시각화를 위한 온라인 툴들 - GraphPad QuickCalcs, Morpheus, DAVID & Enrichr, GEO2R, Biorender

실험이 끝난 뒤, 수많은 숫자와 유전자 리스트 앞에서 막막했던 적 있으시죠? 특히 RNA-seq, 마이크로어레이, qPCR 결과를 해석하고 시각화하는 건 또 다른 숙제처럼 느껴질 수 있어요.  다행히도, 이 과정을 훨씬 쉽게 도와주는 무료 온라인 도구들이 있어요. 이번 편에서는 유전자 발현 데이터의 해석, 시각화, 통계적 분석까지 가능한 툴들을 소개할게요.1. GraphPad Prism 대체? 그럼 GraphPad QuickCalcs! Prism은 워낙 유명한 유료 프로그램이지만, 그 중에서도 통계 분석 기능만 따로 뽑아놓은 QuickCalcs는 누구나 무료로 사용할 수 있어요. GraphPad Software GraphPad SoftwareFisher's, Chi square, McNemar's, Si..

유전체 정렬과 계통수 작성을 위한 온라인 툴들 - NCBI BLAST, Clustal Omega, iTOL, MEGA Web

분자생물학이나 유전체학을 연구하다 보면, 시퀀스를 정렬하거나 서로 다른 유전자를 비교하고, 그 결과를 기반으로 계통수를 그리는 작업이 자주 필요하죠.  예전엔 복잡한 프로그램 설치가 필수였지만, 요즘은 웹 기반의 무료 도구들만으로도 충분히 훌륭한 결과를 얻을 수 있어요.  이번 글에서는 유전체 정렬, 다중 서열 정렬, 계통수 분석에 유용한 온라인 툴을 소개할게요.   1. NCBI BLAST – 기본 중의 기본, 유사성 검색의 시작BLAST는 말 그대로 생명과학자들의 기본 도구예요. BLAST: Basic Local Alignment Search Tool BLAST: Basic Local Alignment Search ToolThe .gov means it’s official. Federal govern..

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