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대장균 등 생명체는 한정된 자원으로 가장 효율적인 생명활동을 해야합니다.
자연계에서 섭취할 수 있는 양분들 중 어떤 것 하나를 만나면 그것을 소화할 수 있는 효소들을 합성하지만 그렇지 못한 양분의 소화에 관련된 효소들은 합성을 억제합니다.
대표적인 예가 Lac operon입니다. 효율적인 단백질 합성을 위해서지요.
IPTG induction은 대장균이 평소에는 5 copies 정도 합성하던 lac operon효소를 3,000배(mRNA 기준) 더 합성하도록 강제하는 과정입니다.
갑자기 엄청난 양의 단백질을 합성하려면 당연히 평소에 합성하던 효소생산은 줄여야하며 그 결과 세포분열도 크게 줄어들 수 밖에 없습니다.
induction을 천천히 하도록 온도를 낮춰주거나 IPTG 농도를 크게 낮추지 않으면 제한된(?) 양분때문에 induction 되는 효율은 점차 떨어지게됩니다. 원래 기질인 lactose는 분해되서 없어지지만 IPTG는 분해되서 없어지는 것이 아니므로 양분이 고갈되서 세균이 죽는 그 순간까지 induction을 해야하는 거지요.
그래서 종종 IPTG induction을 장시간하면 induction된 단백질이 줄어드는것처럼 보입니다.
IPTG induction실험에서 소위 "조건을 잡는다"는 것은induction할때의 세균 OD600 값, IPTG 농도, induction 온도 등을 여러가지로 해 보고 induction 시간도 30분, 1시간, 2시간 6시간 12시간... 머 이렇게 여러 조건으로 해 봐서 가장 좋은 induction 조건을 사용하지요.