효소를 조금씩 바꾸고 골라내면 원래 잘 분해하지 못하던 지방도 분해하게 할 수 있을까요?

상세 설명

황색포도상구균(Staphylococcus aureus)의 리파아제(SAL)는 지질과 p-니트로페닐 에스터를 분해하지만 인지질 기질에는 활성이 없다. 반면 Staphylococcus hyicus의 상동 리파아제는 인지질에 높은 활성을 보인다. 연구진은 이런 기질 특이성 차이의 분자적 기반을 조사하기 위해 지향성 진화 전략으로 SAL에 포스포리파아제 활성을 부여했다.

연구진은 오류 유발 PCR을 여러 차례 순차적으로 수행하고, 그 결과로 생긴 변이체 라이브러리를 선별했다. 선별에는 고처리량 플레이트 분석을 사용한 뒤 96웰 플레이트 형식의 발색 분석을 실시해, 선정된 일부 클론의 세포 용해물에서 효소 활성을 정확히 측정했다.

오류 유발 PCR을 네 차례 진행한 후 얻은 두 산물은 절대 포스포리파아제 활성이 각각 7.8배와 9.2배, 포스포리파아제/리파아제 활성 비율이 각각 5.9배와 6.9배 증가했다. 마지막으로 이 두 산물과 야생형(WT) SAL을 이용해 DNA 셔플링을 한 차례 수행하여 유익한 돌연변이를 조합하고 중립적이거나 해로운 돌연변이를 제거하고자 했다. 그 결과 얻은 최우수 변이체는 아미노산 돌연변이 6개를 지녔으며, 출발점에 비해 절대 포스포리파아제 활성이 11.6배, 포스포리파아제/리파아제 비율이 11.5배 증가했다. 연구진은 돌연변이의 특성과 그것이 기질 특이성에 미칠 수 있는 영향을 논의했다.