초록 ▼

본 연구의 최종목표는 김치유래 Leuconostoc속 유산균들에서 목적 유전자를 효과적으로 knockout시킬 수 있는 방법을 개발하는 것으로, 김치발효에서 중요한 역할을 하는 Leuconostoc속 유산균들의 생리, 대사 등에 대한 깊이 있는 이해를 위해서는 기능이 밝혀지지 않은 유전자의 기능을 밝히는 연구가 필요하며, 이를 위한 연구 방법적으로 해당 유전자를 knock-out 시키는 기술이 필요하나, 현재까지 Leuconostoc속 유산균에서 목적 유전자를 knockout 시켰다는 보고가 없고, 형질전환 효율도 매우 낮기 때문에

본 연구의 최종목표는 김치유래 Leuconostoc속 유산균들에서 목적 유전자를 효과적으로 knockout시킬 수 있는 방법을 개발하는 것으로, 김치발효에서 중요한 역할을 하는 Leuconostoc속 유산균들의 생리, 대사 등에 대한 깊이 있는 이해를 위해서는 기능이 밝혀지지 않은 유전자의 기능을 밝히는 연구가 필요하며, 이를 위한 연구 방법적으로 해당 유전자를 knock-out 시키는 기술이 필요하나, 현재까지 Leuconostoc속 유산균에서 목적 유전자를 knockout 시켰다는 보고가 없고, 형질전환 효율도 매우 낮기 때문에 본 연구과제는 매우 도전적인 연구 과제이다.
Leuconostoc에서 존재가 확인된 competnece 관련 유전자와 상동성을 가지는 유전자들이 발현이 일어나는 조건을 확인하기 위해서 먼저 형질전환 조건을 검토하고, 최적의 electroporation 조건에서 형질전환 효율과 competnece 관련 유전자들의 발현을 조사하였으나 MRS 배지에서 생육시기에 관계없이 형질전환 효율은 큰 차이가 없었으며, competence 관련 유전자들의 발현도 검출되지 않았다. 이는 인공적으로 Leuconostoc속 세균을 배양하는 환경에서 natrual competence가 유도되지 않는 다는 것을 보였으며, 최소배지를 사용하였을 때도 같은 결과를 나타내었다. Natural competence를 유도하는 것으로 알려진 comK와 같은 외래 유전자의 도입이나 integration 효율을 증가시키기 위한 recA 등의 과발현도 competence를 유도하지는 못하였다. 이는 Leuconostoc속 세균의 natural competence 유도 메커니즘이 기존에 메커니즘이 알려진 세균들과는 전혀 다른 메커니즘을 유도 될 것이라는 것을 추정할 수 있는 결과였다.
Streptococcus thermophilus에서 최근 확인된 것처럼 peptide(CSP)에 의한 competence 유도의 가능성을 염두에 두고 L. mesenteroides ATCC8293의 전체 genome에서 짧은 peptide를 암호화 하는 유전자들을 대상으로 double-glycine reader sequence를 가지고 있으며, 구조적으로 Str. thermophilus의 CSP와 유사한 후보 peptide를 선발하여, 이를 합성한 후 다른 peptide가 없는 최소배지에서 배양하면서 competence 유도를 시도 하였으나 natural transformation 현상은 일어나지 않았다. 따라서 Leuconostoc 속 세균의 natural competence 유도 메커니즘은 제 3의 새로운 메커니즘일 것으로 판단된다.
또한 기존 연구계획에 추가적으로 ssDNA를 이용한 recombineering 기술을 적용하는 연구를 진행중이며, 이를 통해 genome 상의 point mutation을 도입하여, in vivo 상에서 변이의 결과를 관찰 할 수 있는 시스템이 확립될 수 있을 것이다.
본 연구를 통해서 최종적으로 목표했던 Knock-out 변이주를 아직 얻지는 못했지만, Leuconosotc속 유산균의 natural competence 메커니즘을 밝힐 수 있는 가능성을 제시하였으며, 이 메커니즘을 밝힐 수 있게 된다면, 이를 이용하여, 추가로 진행되는 연구에서 ‘knock-out 변이주’를 쉽게 제작할 수 있는 방법을 찾을 수 있게 될 것이다. 이는 국내 많은 김치 유산균 연구자들 뿐만 아니라 국외의 유산균 연구자들에게 새로운 연구 tool을 제공할 수 있게 되기 때문에 그들의 연구력을 몇 단계 향상시킬 수 있는 파급효과를 가지게 될 것으로 사료된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• 참고문헌 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8