Competent Cell 이란?

Competent Cell 이란? 형질 전환을 위해 정상적인 세균에 인공적으로 특정한 처리를 하여 DNA가 잘 들어갈 수 있도록 만든 세포이다. Competent Cell은 두가지 형질 전환 방법이 있다. 1. Chemical Transformation(화학적 형질전환) : E.coli cell을 사용한 첫번째 형질전환 방법을 1970년에 Mandel와 Higa에 의해 개발되었따. 세포막은 인지질 이중층으로 되어있으며 음전하를 띄고 있다. 삽입하고자 하는 DNA 또한 당인산 골격이 음이온을 띄고 있으므로 Competent cell의 세포막과 DNA의 전기적 상호반발로 인해 도입이 어렵다. 이 때 염화칼슘을 첨가해줌으로써 칼슘이온이 삽입하고자 하는 DNA를 둘러싸게 되고, 전기적 반발을 매우 감소시킬 수 있다. 이후 42도씨에서 짧은 시간 열을 가해주면 인지질 이중층이 느슨해져 양이온으로 둘러쌓인 DNA가 E.Coli cell 내로 삽입이 된다. 그 후 얼음에 incubating 함으로써 다시 Cell wall을 닫아준다. 2. Electroporation(전기천공법) : 짧고 높은 전압의 전기 pulse 자극을 반복적으로 가함으로써 세포막의 막전위에 변화를 주어 DNA의 투과율을 높이는 방법이다. 첫 번째 방법보다 100~1000배 효율이 좋아 정확한 실험시에는 이 방법이 권장된다. 

형질전환이란 외로 DNA 분자가 세포에 도입되어 유전적인 변화를 일으키는 것이다. 플라스미드란 세균의 세포 내에 염색체와는 별개로 존재하면서 독자적으로 증식할 수 있는 DNA로 고리 모양을 띄고 있으며 세균의 생존에 필수적인 유전자는 아니다. 인산기 때문에 - 전하를 띄는 DNA 플라스미드와 음전하 단백질들이 박혀있어 -전하를 띄는 세포 표면은 서로 척력이 작용된다. 열충격을 줘서 세포막의 투과성을 더 높이고, 막에 구멍을 만들어 플라스미드가 들어갈 수 있게 만들어 준다. 형질전환 실험을 하며 마지막에 평판배지에는 콜로니가 형성되지 않아 이 부분은 제대로 된 실험이 아니였다. 이렇게 실패하게 된 이유는 크게 보면 플라스미드가 대장균에 형질 전환이 안됐거나 대장균이 배지에 제대로 들어가지 않아다고 추측할 수 있다. 플라스미드가 대장균에 제대로 들어가지 않았을 경우는 Heat shock이나 그 후 제대로 식히지 않아 세포막이 불안정해 플라스미드가 다시 분해됐을 것이라고 예상할 수 있다. 하지만 이렇게 된다면 더 많이 도말한 배지도 제대로 나오지 않았어야 했고, 앞의 배지 또한 작은 콜로니라도 나와야 했음으로 모순이 생긴다. 실제로 플라스미드 DNA 하나만 주입해줬을 분인데 이것 하나에 죽은 균과 죽지 않은 균을 모두 목격할 수 있었다. 실생활에서도 이런 기술을 이용한 분석이 많이 있을 것이라고 추측된다.