Construction and characterization of heterozygous diploid Escherichia coli

Abstract

대장균에서 6개의 Leu 코돈중 가장 흔한 코돈은 CUG이다. 이 코돈을 인식하는 tRNA는 4개의 유전자에 의해 합성되는데, leuPQV와 leuT 2개의 locus로 나누어져 있다. 이 CUG를 인식하는 모든 tRNA가 결핍된 균주를 만들기 위해, 우선 leuPQV 가 삭제된 균주(ΔleuPQV)와, leuT의 anticodon CAG를 GAG 로 돌연변이시킨 균주[Km R , leuT*(GAG)]를 각각 만들었다. 이두 돌연변이 유전자를 모으기 위해 ΔleuPQV 균주를 recipient 로, leuT*(GAG) 균주를 donor로하는 transduction을 수행한결과, 콜로니 크기가 큰 것과 작은 것 두 종류의 transductant 를 얻었다. PCR 후 염기서열 분석 결과 큰 콜로니는 예측한recombinant로 판명됐으나, 작은 콜로니는 donor와 recipient 염색체 간의 상호교환재조합(reciprocal recombination)으로는 설명이 되지 않는, 돌연변이 유전자[leuT*(GAG)]와 야생형 유전자(leuT(CAG)]를 모두 가진 균주로 밝혀졌다. 이 heterozygous diploid는 광학현미경으로 관찰시 세포의 형태와 크기에서 특이점이 발견되지 않았으나, 영양배지에서 야생형에 비해 생장이 한참 느리면서, 선형생장곡선(linear growth curve)이라는예측하지 못한 생장특성을 보였다. 이 2배체 균주는 선택배지에서는 항상 작은 균일한 콜로니를 형성하였으나, 배지에 선택항생제 없을 경우, leuT*(GAG) 유전자형 세포와 leuT(CAG) 유전자형 세포로 분리가 일어났다. 우리의 결과를 종합해볼때, 이 2배체 균주는, leuT*(GAG)와 leuT(CAG) 부분만 2배체로 갖는 부분이배체(merodiploid)라기 보다는, leuT*(GAG)와leuT(CAG)가 서로 다른 염색체에 있는 완전이배체라는 모델을 지지했다. 우리는 이러한 2배체가 어떻게 생성되었으며, 어떻게 분리되는지, 또 이 균주는 왜 선형생장곡선을 보이는지등에 대한 모델을 토론하였다.