보고서 정보
주관연구기관 |
식품의약품안전평가원 National Institute of Food and Drug Safety Evaluation |
연구책임자 |
김순한
|
참여연구자 |
김미경
,
황진희
,
김용훈
,
허은정
,
구은주
,
김석환
,
서수환
,
황선영
,
안은숙
,
이정수
,
유연철
,
이민정
,
이우정
,
정명교
,
남건우
,
김세훈
,
전대훈
,
장운기
,
이정민
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2020-11 |
과제시작연도 |
2020 |
주관부처 |
식품의약품안전처 Ministry of Food and Drug Safety |
과제관리전문기관 |
식품의약품안전평가원 National Institute of Food and Drug Safety Evaluation |
등록번호 |
TRKO202100007658 |
과제고유번호 |
1475011747 |
사업명 |
식품등안전관리(R&D) |
DB 구축일자 |
2021-07-31
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키워드 |
스트레스.식중독균.생육예측 확률분포모델.전사체분석.저감화.Stress.Pathogens.Growth models.Transcriptome.Reduction.
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초록
▼
동일 환경 내 같은 종(species) 일지라도 유전특성에 따라 외부환경에 따른 생존특성 차이를 나타내는 것으로 알려져 있고, 균주(strain) 별 상이한 생장특성을 가진다는 보고가 다른 연구자들을 통해 보고되었다. 본 연구의 목표는 첫째, 유전특성에 따른 균주별 상이한 생장 특성을 고려한 생육예측 확률분포모델을 개발하고, 둘째, 외부환경에 따른 식중독균의 생존기작을 탐색하고, 관련된 유전인자의 발현을 저해하여 저감화 방안을 마련하는 것이다.
위해분석도구인 Risk ranger를 통해 L. monocytogenes (
동일 환경 내 같은 종(species) 일지라도 유전특성에 따라 외부환경에 따른 생존특성 차이를 나타내는 것으로 알려져 있고, 균주(strain) 별 상이한 생장특성을 가진다는 보고가 다른 연구자들을 통해 보고되었다. 본 연구의 목표는 첫째, 유전특성에 따른 균주별 상이한 생장 특성을 고려한 생육예측 확률분포모델을 개발하고, 둘째, 외부환경에 따른 식중독균의 생존기작을 탐색하고, 관련된 유전인자의 발현을 저해하여 저감화 방안을 마련하는 것이다.
위해분석도구인 Risk ranger를 통해 L. monocytogenes (1,179건)와 Cronobacter spp. (1,205건)에 대한 잠재적 위해우려 식품군을 선정하고 모니터링을 수행한 결과, 식육가공품인 햄류(16품목, n=25), 포장육(1품목, n=5), 수산물가공품인 냉장훈제연어(1품목, n=5), 유가공품인 치즈류(1품목, n=5)에서 L. monocytogenes가 검출되었다. Cronobacter spp.의 경우, 영유아 관련 식품(265건)에서는 검출되지 않았지만, 농산가공식품류, 과자류, 즉석 식품류, 음료류, 기타식품류, 조미식품류, 농산물 등 다양한 식품군에서 Cronobacter spp. 검출(116건)을 확인 할 수 있었다. 식중독균자원센터에서 보유중인 병원성대장균(82균주), L. monocytogenes(114균주)와 FDA로부터 제공받고 자체 모니터링을 통해 분리한 Cronobacter spp.(15균주)에 대해 혈청형분석, 병원성유전자 분석 등 특성분석을 수행하였다. 또한 식중독균의 생존특성을 분석하기 위해 병원성대장균은 내산(pH 5.5, Acetic 및 Lactic acid) 및 내염(2-4% NaCl)환경, L. monocytogenes는 저온(4, 10℃)환경, Cronobacter spp.는 저수분(분유) 환경에서 생존특성을 파악하고, 스트레스 환경에서 균주간의 생장률 및 유도기 차이를 비교하기 위해 확률분포모델(triangular distribution)로 개발하였고 향후 세부적인 미생물 위해평가에 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 외부환경(산성조건)에 따라 병원성대장균의 생존기작을 탐색하기 위해 전사체 분석(transcriptome)을 시행하였다. 산성조건에서 발현량의 변화를 보이는 내산성 관련 유전자(gad operon 등)와 관련한 DEG(Differentlially Expressed gene)를 잠정적 내산성 인자로 선별했다. 이후 병원성대장균의 내산성 생존기작에 대한 저감화를 위해 내산성 인자인 GDAR (glutamate-dependent acid resistance) 시스템 구성인자에 대한 활성제어 연구와 GDAR 및 Cu 간 상호작용 기반을 통한 내산성 발생차단 연구를 수행하였다. 저감화 방안 탐색을 위해, GDAR system의 작동을 감소시켜 내산성을 저감시킬 수 있는 10종을 물질을 선별하였고, 최종적으로 산성조건에서 병원성대장균의 생장 저해효과를 보이는 물질 2종인 3-MP와 AOA를 선별하였다. 또한, 산성 조건에서 전사체 분석결과, gad operon과 함께 Cu 저항인자가 발현 되는 것을 확인하였다. 최종적으로 산 처리환경에서 2가지 저감화 후보물질인 3-MP(3-mercaptopropionic acid)와 AOA(Aminooxyacetic acid)를 처리하였을 때의 생장저해 효과를 비교한 결과, AOA를 단독처리 했을 때 가장 좋은 효과가 나타났고, 다음으로 구리와 AOA를 동시에 처리했을 때 생장저해 효과가 높은 것으로 나타났다. 이와 같은 연구결과를 통해 향후 산성조건에서 병원성대장균의 생육을 저해시킬 수 있는 방안으로 활용 될 수 있을 것으로 사료된다.
(출처 : 요약문 3p)
Abstract
▼
The purpose of this study is to develop probability distribution models for growth prediction that considers different growth patterns for each strain according to the genetic characteristics and to reduce growth of pathogens by inhibiting the expression of genetic factors related to survival mechan
The purpose of this study is to develop probability distribution models for growth prediction that considers different growth patterns for each strain according to the genetic characteristics and to reduce growth of pathogens by inhibiting the expression of genetic factors related to survival mechanisms in various stressful environments through transcriptome analysis.
The “risk ranger” was used for selecting the food groups with potential risks against L. monocytogenes(1,179 cases) and Cronobacter spp.(1,205 cases). As a results of monitering 1,179 samples for L. monocytogenes, in hams(25 cases), packaged meats(1 item, n=5 items), refrigerated smoked salmon(1 item, n=5 items) and cheese products (1 item, n=5 items), L. monocytogenes was detected. In the case of Chronobacter spp. it was not detected in infant-related food (265 cases), but Chronobacter spp. was detected in various food groups(116 cases), such as precessed agricultural foods, confectioneries, prepared meals, foods, beverages, other foods, seasoning foods, and agricultural products.
Characteristerization such as serotypes and pathogenic genes analysis was perfeomed to observe characteristics of Pathogens according to the changes of external environmental factors using pathogenic E. coli (82 cases) and L. monocytogenes (114 cases) owned by MFDS, Cronobacter spp. (15 cases) provided by the FDA and isolates from monitering in this study. As an external factor, we developed the growth prediction model of E. coli (82 strains) under the acidic conditions (pH 5.5, adjusted with Acetic acid or Lactic acid), or salt condition (2, 4% NaCl). Also, prediction models for L. monocytogenes and Chronobacter spp. were developed under the low-temperature(4, 10℃) and low-water environments(in infant formula), respecitvely. Finaly, a probability distribution model was developed to reflect the difference in Lag phase duration(LPD), specific growth rate (SGR), and maximum population density (Yend) between strains under stress condition, and it is expected that detailed microbial risk assessment can be used in the future.
Transcriptomic analysis was performed to search for major genes (markers) involved in the resistance mechanism of pathogenic E. coli using isolated strain showing strong resistance in acidic condition in this study. Differentially expressed genes(DEGs) under acidic condition were selected as biomarkers or potential resistance factors, which were involved in AR2 response, Biofilm production, and general stress control such as gad operon. These results are considered as a survival strategy of E. coli to increase resistance to external stress (acid stress). Other genes with increased expression levels will be used as stress markers (biomarkers).
In order to prevent acid resistance of pathogenic E. coli , studies were conducted to control expression of genes that make up the GDAR (glutamate-dependent acid resistance) system known as acid-resistant factors and Cu resistance system. As a result of testing 10 types of substances to repress the expression of GDAR system, 3-mercaptopropionic acid (3-MP) and Aminooxyacetic acid (AOA) were selected. In addition, it was confirmed that the expression of Cu resistance genes increased during acid treatment. Finally, as a result of checking individual or synergistic effects with acid-resistant environment (pH 5.5) to reduce pathogenic E. coli, it was found that the best synergy effect in treating AOA in an acid-resistant environment, and the second was when both copper and AOA were treated in an acid-resistant environment. These results could be used as a way to inhibit the growth of pathogenic E. coli in acid-resistant conditions.
(출처 : Summary 4p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 자체연구개발과제 최종보고서 ... 2
- 국문 요약문 ... 3
- Summary ... 4
- 목차 ... 5
- Ⅰ. 연구개발과제 연구결과 ... 6
- 제1장 연구개발과제의 개요 ... 6
- 제2장 연구개발과제의 국내·외 연구개발 현황 ... 22
- 제3장 연구개발과제의 연구수행 내용 및 방법 ... 26
- 제4장 연구개발과제의 연구결과 결과 및 고찰 ... 53
- 제5장 연구개발과제의 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 120
- 제6장 연구개발과제 연구개발 결과 활용계획 ... 121
- 제7장 참고문헌 ... 123
- 끝페이지 ... 125
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