前回は、クソ甘タンパク質・ソーマチン遺伝子を組み込んだプラスミドDNAを、ヒートショックで大腸菌にぶち込む話をしていました。
そんな感じに、大腸菌などの簡単な生物にDNAを導入して菌の性質を変えてやることを、形質転換、英語でトランスフォーメーションと呼んでいます。
まぁ用語なんてどうでもいいんですけど、実際に業界人の間では頻用される言葉なので、覚えておいて損はないかもしれません（まぁ得もないと思いますけど(笑)）。
（例えば先生に「ソーマチンプロジェクト、どこまで進んだ？」と聞かれたら、学生は「形質転換したところです！」とでも答える感じですね。
ただ、「大腸菌にプラスミドを形質転換しました！」という人がたまにいますが、これは厳密には正しくなく、正確には「（プラスミドで）大腸菌を形質転換しました！」ですね。形質が転換される対象、つまり目的語は、大腸菌なので。
…まぁ、前者の言い方でも普通に何を言わんとしているかは伝わりますし、「遺伝子を大腸菌にぶち込みました！」とかよりはよっぽどいいかもしれませんけどね(笑)。
また、トランスフォーメーションをトラフォメと略す人もいますが、これは何かダサいのでオススメしません。ほぼ音節数一緒だし「形質転換」でいいじゃん、って気もしますし、あえて略すなら、TFの方が、英語圏でも略するならそう略されますし、いい気がします。
まぁ口頭で唐突にティーエフとかいっても「は？」ってなる気もしますが、ノートに書く場合とかに使える略記ですね。）
そんなわけで、大腸菌にプラスミドをぶち込んでやって、さぁ次は！というのが今回の話ですね。
改めて全体の流れを確認しておきましょう。
【大腸菌にタンパク質を作ってもらおう！】
1. 遺伝子DNAをゲットする！⇒済み！
2. そのDNAを、制限酵素とDNAリガーゼを使って、プラスミドに導入する（クローニング）！⇒済み！
3. 使える形に加工したら、その遺伝子組込みプラスミドDNAを大腸菌にぶち込む（形質転換）！⇒済み！
4. DNAがぶち込まれた大腸菌の選別！←今ココ
5. 選ばれた「DNAがぶち込まれた大腸菌」をひたすら増やそう！
6. タンパク質合成のスイッチON！
7. 満を持して、目的タンパク質の収穫！
8. さすがにそのまんまでは大腸菌まみれで汚いので、キレイに精製しよう！
→見事、手元には大量の純品タンパク質が！やったね！！
前回も書いていた通り、膜が脆くなったコンピテントセルにヒートショックを加えてDNAを入れてやっても、ライゲーション（遺伝子インサートとプラスミドベクターの連結）の成功率も案外高くないため、しっかり環状になったプラスミドが導入される大腸菌の割合は、それほど大きくないのです。
ということで、次なるステップ4として、形質転換体の選別をしてやる必要があるわけですね。
ここで使えるのが、プラスミドに存在するスペシャルエレメントなのです…的なことを書いて前回の記事を終えていました。
そのエレメントとは…？
プラスミドマップを改めてチェックしてみましょう。
これまでNovagenの公式マップ、プラスミドコレクション団体Addgeneのマップなどを引用してきましたが、毎度同じ図を出すのもつまらないので、今回は紹介も兼ねて、また別のページから抜粋してみようかと思います。
こちらはSnapGeneという、多機能DNA解析ツールを出している企業が掲載しているマップ……
SnapGene自体はツールというかアプリというかソフトウェアであり、自分のコンピューターにインストールして使えるやつですけど、pET-15b他、代表的なプラスミドの情報はウェブサイトにも網羅されている感じですね。
マップの他に具体的なDNA配列ももちろん存在し、各種エレメントは（SnapGeneのデータベースに登録されていれば）自動でフィーチャーされ、マウスオーバーすると詳しい情報を見ることも可能です。
こんな感じですね。
タンパク質を合成する部分は、方向も明示されてる上、ご丁寧に各コドンのアミノ酸も1文字表記で示されています。
SnapGeneは非常に多機能で優秀なソフトで、多分これが今一番研究者・学生の間で使われているDNA解析ツール・配列／マップビューアでしょう。
まぁ有能ソフトなだけあってソフト自体は無料ではなく、ライセンス契約が必要かと思いますが、無料版でも、プラスミドマップを描くぐらいなら多分できるんじゃないかなと思うので、必要な方はインストールしてみてもいいかもしれませんね（って、必要な方なんて存在しないと思いますが）。
話を戻すと、その形質転換体の選別に使う「スペシャルエレメント」ですが、以前もチラッと書いたことがあったんですけど、マップでAmpRとなっている部分、具体的にはアンピシリン分解酵素（さらに詳しくいえば、β-ラクタマーゼという酵素）の遺伝子になります（AmpRは、Ampicillin resistanceのことですね）。
アンピシリンというのはいわゆる抗生物質、細菌類をぶっ殺す薬みたいなものですけど、これが含まれる培地では、大腸菌は生育することができないわけです。
しかし、AmpRという形質を獲得すると、なんと、その大腸菌はアンピシリンを分解できるようになり、アンピシリン入りの培地でも生きられるようになるんですね！
つまり、pET-15bにはAmpR遺伝子が乗っていますから、このプラスミドを取り込んだ大腸菌は特殊能力「アンピシリン抵抗性」を獲得することになるので、ヒートショックでDNAを導入後、大腸菌をアンピシリン入りの培地にまいてやれば、プラスミドを取り込んだ形質転換体のみが生き残ることができる、言い換えるとプラスミドを取り込んだ大腸菌だけを選別することが可能になる……というよくできた仕組みになってるということなのです。
実際の実験では、形質転換処理後（例の、30分氷上→42℃45秒→2分氷上の処理）、大腸菌を、アンピシリン入りの寒天培地（丸いディッシュ（シャーレ）に寒天培地をまいたプレート）に塗りたくってやります。
そうしてそのプレートを一晩ぐらい37℃で放置してやれば、プラスミドを取り込んで形質転換した大腸菌のみが生き残って、いわゆるコロニー（目に見える大きさの、細胞が増えてできた塊）が形成されるわけですね。
具体的にどんな感じかが見られる、いい図はないかなぁ～、と検索してみたところ、バッチリのものがみつかりました。
引用紹介させていただきましょう。
Bがプラスミドなしでヒートショック、CとDがプラスミドを入れてヒートショックして形質転換を行った結果ですが、Bはコロニーが0（培地に含まれるアンピシリンのせいで、大腸菌は一切生育できない！）、一方CとDには、コロニーが数百個（まぁ100個～200個ぐらいでしょうか）形成されていることが一目瞭然かと思います。
CとDでは、プラスミド（これも、アンピシリン分解酵素遺伝子が乗っています）を取り込んだ大腸菌のみがプレート上で生育が可能となり、コロニーが形成された、ということですね。
当然、このコロニーは、プラスミドDNAを取り込んだたった1匹の大腸菌が分裂して増え続けて形成されたもので、1つのコロニーは完全に同じ、いわばクローンが増えてできたものになります。
まぁ大体、コロニー1つに、数億匹ぐらいの大腸菌がいる感じでしょうか。
（大腸菌は20-30分で分裂＝まぁ1時間に2回分裂で4倍になるとして、例えば夕方17時にまいて、翌朝8時にチェックすれば、15時間経過で、4の15乗……これも例によって簡単に脳内で概算可能で、4の15乗→2の30乗→(2の10乗)の3乗→約1000の3乗ということで、1000（サウザンド）→100万（ミリオン）→10億（ビリオン）ですね。
実際はスペースの都合で（無尽蔵にコロニーが広がるわけでもありませんから）、ある程度の所、まぁウン億匹程度で増殖は頭打ちになるかと思います。）
ちなみに、Aのプレートはアンピシリンなしのプレート（当然、プラスミドDNAも加えていません）で、この画像ではパッと見イマイチ分かりませんが、こちらには隙間がないほどワッサーと、無尽蔵に大腸菌が生えまくっています。
恐らく何百万もの小さなコロニーが、プレート全体に隙間なくひしめき合ってる感じですね。
このことから、実は大多数というかほぼ全ての大腸菌がプラスミドを獲得しておらず、形質転換したものは全体の極わずかであることがお分かりいただけると思います。
（元々何百万もの大腸菌が存在するのに、アンピシリン入り培地で増えたのは、わずか100とか200コロニー程度。）
ちなみにこの実験は結構高度なことをやっていて、CとDの違いは、遺伝子スイッチのOFF/ONの違いとのことですね。
この実験ではソーマチンではなく、緑色に光る蛍光タンパク質であるGFPを挿入遺伝子としてプラスミドに入れていた感じなんですけど、Cの培地にはGFP遺伝子のスイッチとして働くアラビノースは加えられておらず、一方、Dの培地には（アンピシリンに加え）アラビノースも加えてあります。
その結果、CもDもプラスミドを取り込んだ大腸菌がコロニーを形成しているわけですが、Dの方だけがGFP遺伝子のスイッチがONに入り、ブラックライトを当てると……
大腸菌が光る！！
う～ん素晴らしい、遺伝子クローニング・形質転換体の選択・さらには遺伝子スイッチのON/OFFまで学べるよくできた遺伝子工学・分子生物学の実験だと思いますが、こちらよく見たら、鹿児島教育センターによる、まさかの高校生向けの指導資料…？！
は？この実験を高校生がやるとか、それマジ？！
果たして高校生がこの実験全体の流れや何をやってるのかを理解できるのか若干不安がありますが（学生実習として、大学専門課程でやるレベルの実験です）、でもまぁ実際、やってることは非常に単純ですしね。
数学・物理などと違って、論理自体の理解は正直容易く、高校生でも説明を聞けばやってることやその結果が十分解釈可能になっているのが、生命科学のいいところなのかもしれません。
ともかく、そんな感じで、アンピシリン入りの培地に大腸菌をまくことで、プラスミドが導入された（形質転換された）大腸菌のみを選択することが可能となる、という話でした。
これで次のステップへ進むことももちろんできるのですが、現実的には、もう一度、これと同じことをして足踏みをする感じになります。
つまり大腸菌の形質転換は2回行うのが普通なのですが、その理由とともに、続きはまた次回にまわさせていただくと致しましょう。
