[생명공학] Griffith 형질전환 원리 실험 및 후속 연구

[생명공학] Griffith 형질전환 원리 실험 및 후속 연구

 

개요

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1928년 영국의 내과의사인 Fred Griffith가 폐렴을 일으키는 폐렴쌍구균(Streptococcus pneumoniae)를 이용하여 형질전환 원리(transforming principle)를 제시한 실험을 정리한 포스팅

 

내용

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그리피스의 폐렴쌍구균을 이용한 형질전환 실험(출처 : 위키피디아)

 

그리피스는 쌍구균의 종류 중 II형(R, Rough)과 III형(S, Smooth)을 쥐에 감염시키는 실험을 하게 되는데, R만을 주입했을 때는 숙주의 면역계가 작동하여 쥐가 생존하였으나 S만을 주입하였을 때는 쥐가 죽는다는 것을 알게됨.

한편, 열처리를 한 S를 쥐에 주입하였을 때는 쥐가 살아남았는데, 그리피스 형님은 여기서 실험을 그치지 않음.

'열처리된 S에 살아있는 R을 같이 주사하면 어떻게 될까?'라는 질문을 갖고 실험 시작.

얼핏 보면 R만 살아남아, 생쥐는 오래오래 행복하게 살았답니다. 라는 해피엔딩일거 같지만 결과는... 으앙 죽음

데꿀멍한 그리피스는 故생쥐로 부터 혈액 내 세균을 평판 배양해보니, 죽은줄 알았던 S가 다시 나타남.

이것을 통해, S는 죽어도 죽지 않고 어떤 형질을 남겨 R을 변화시킴(형질전환)을 알아냄.

하지만 유전물질이 DNA인지, 어떤 과정을 통해 형질전환되는지는 발견하지 못하셨다고 합니다.

 

Avery, MacLeod, McCarty 실험

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Avery를 비롯한 후속 연구원들은 그리피스의 한을 풀어주기 위해 정교하게 실험을 재설계 하는데,

열처리한 S를 다양한 방법으로 처리해본 후 R과 함께 처리해보았다.여기서 다양한 방법이라 함은...

1) 열처리한 S + deoxyribonuclease (DNA 파괴)

2) 열처리한 S + ribonuclease (RNA 파괴)

3) 열처리한 S + protease (단백질 파괴)

여기서 기가막힌 결과를 발견하는데, 1번만 R을 형질전환 시키지 못한다는 것을 발견.

DNA가 형질전환을 시키는 능력이 있음을 확인하게 되었다. 

 

Hershey와 Chase 실험

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하지만 세간의 반응은 영 좋지 않았는데,

'DNA보다 복잡한 분자가 세포에 많은데 그게 유전물질이지 않을까?'

'하필 그 간단한 ATCG 쪼가리가 유전물질이라고?' 라는 반응이 있었다.

이에 Hershey를 비롯한 연구원들은, 박테리오파지(bacteriophage)(세균 숙주에 감염하는 바이러스)를 이용한 실험을 설계하는데,

파지 단백질과 DNA에 각각 방사성 표지(단백질은 S-35, DNA는 P-32)를 하고 감염절차 이후를 살펴보기로 함.

1) 세균세포 + 단백질 표시(S-35)된 파지 -> 감염 -> 파지 제거

2) 세균세포 + DNA 표시(P-32)된 파지 -> 감염 -> 파지 제거

위와 같이 실험을 한 후 결과는...

방사성은 DNA 표시(P-32)가 된 곳에서 발견 되었음.

이로서 DNA는 유전물질이라는 실험적 증거가 탄생하였다.

 

출처

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이미지 : https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B7%B8%EB%A6%AC%ED%94%BC%EC%8A%A4_%EC%8B%A4%ED%97%98

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