대장균에서 비천연 아미노산을 단백질 생합성시 특정 위치에 삽입하는 방법의 하나로 amber suppressor tRNA와 여기에 비천연 아미노산을 특이적으로 결합할 수 있는 변형된 aminoacyl-tRNA synthetase 쌍을 이용한다. 이러한 기술의 개발을 위해 필요한 여러 요소 중 하나는 이러한 시스템이 대장균에서 얼마나 잘 작동하는지를 확인할 수 있는 in vivo 보고시스템을 설정하는 것이다. 본 논문에서는 $eta$-galactosidase 유전자의 N-말단에 amber 코돈을 삽입한 보고유전자를 제작하였으며, 이를 대장균(DH10B)의 chromosomal DNA에 삽입하여 DH10B(Tn:lacZam) 균주를 개발하였다. Genomic PCR과 Southern blot 분석을 통하여 lacZ amber 유전자가 대장균의 염색체에 삽입된 것을 확인하였으며, DH10B(Tn:lacZam)은 amber suppression을 유도할 수 있는 벡터가 형질 전환될 경우만 $eta$-galactosidase 활성을 나타냈다. DH10B(Tn:lacZam)에 효모균의 amber suppressor $tRNA^{Tyr}$와 Tyrosyl-tRNA synthetase 쌍을 동시에 발현하는 벡터를 형질전환하였을 때, amber suppression에 의해서 $eta$-galactosidase 활성이 나타났다. 하지만 이 활성은 대장균의 amber suppressor $tRNA^{Gln}$를 발현하는 pSupE2를 형질전환하였을 때와 비교 하여 매우 낮은 $eta$-galactosidase 활성을 나타냈다. 이러한 결과는 DH10B(Tn:lacZam) 균주가 $eta$-galactosidase 활성을 통하여 정성 및 정량적으로 in vivo amber suppression 활성을 비교 분석할 수 있는 특성을 가졌음을 나타낸다.
Site-specific incorporation of unnatural amino acids into proteins in vivo can be achieved by co-expression of an orthogonal pair of suppressor tRNA and engineered aminoacyl-tRNA synthetase (ARS) that specifically ligates an unnatural amino acid to the suppressor tRNA. As a step to establish this technique, here we generated an Escherichia coli reporter strain DH10B(Tn:lacZam) by integrating amber mutated lacZ gene into the chromosome of E. coli DH10B strain. In vivo expression of E. coli amber suppressor $tRNA^{Gln}$ produced blue colonies in culture plates containing X-Gal as well as dramatically increased $eta$-galactosidase activity. In addition, expression of an orthogonal pair of Saccharomyces cerevisiae suppressor $tRNA^{Tyr}$ and tyrosyl-tRNA synthetase also produced blue colonies as well as moderate increase of $eta$-galactosidase activity. These data demonstrate that our reporter strain will provide an efficient method to assess amber suppression in both qualitative and quantitative manners.
