김치의 고품질화 및 품질 유지를 위해 김치 유산균에 대한 기초연구와 종균 개량이 중요하며, 이에 식품용 발현벡터나 분비벡터를 활용한 김치유산균주 개량이 식용에 안전한 김치 유산균의 산업적 활용 증대에 도움이 될 것이다. 그러나 유전공학의 적용은 \(\mathrm{GMO}\)에 대한 법적인 제한과 국민들의 인식에 따른 거부감 등으로 제약받고 있어, 인체에 안전한 방법과 항생제 내성 유전자 대신 사용 가능한 식품용 마커의 개발이 필요하며 이를 위한 연구가 계속되고 있다.
<h1>서 론</h1> <p>김치는 우리나라 전통 발효식품으로 예전부터 가정에서소규모로 만들어 왔으나, 핵가족화, 산업화와 더불어 기업에서 상업적으로 대량 생산하기 시작하면서 공장김치의 생산과 소비는 매년 증가하는 추세이다. 특히 김치의 수출 증대와 세계화에 대한 관심 고조는 김치의 맛과 기능성에 대한관심과 연구를 증가시키고 있다. 김치품질에서 매우 중요한 역할을 하는 김치유산균들에 대한 관심도 증가하고 있다.김치유산균에 관한 많은 연구들이 이루어졌지만, 대부분은균 분리와 동정, 생육특성 및 생화학적 특성 조사 등이고, 분자생물학적 연구나 종균 개발에 관한 연구는 매우 부족한 실정이다(문헌조사결과, \(2009\)년 \(6\)월). 대량 생산되는 김치의고품질화 및 일정한 품질 유지를 위해서는 종균 사용이 바람직하며 이를 위해서는 김치유산균의 기초연구를 통한 제반 특성들의 이해와 함께 분자생물학적 연구나 유전공학적방법을 포함하여 다양한 방법으로 종균을 개량하는 연구들이 필요하리라 생각된다.</p> <p>식품용 발현벡터나 분비벡터를 이용한 김치유산균주 개량은 장기적으로 볼 때 우수한 종균 확보뿐만 아니라 식용에안전한 김치 유산균의 산업적 활용도를 크게 증가시킬 수 있는 방안이다. 즉, 효율적인 외래 유전자 발현을 통해 유산균에서 경제적 가치가 큰 유용물질들을 생산할 수 있다. 또한개발될 기술들을 김치 제조에 사용한다면 새로운 개념의 고기능성, 고품질 김치 제조도 가능해 질 것이다.</p> <p>하지만 유전자 재조합 기술을 통한 균주개량 방법에 있어서 \(\mathrm{GMO}\)에 대한 법적인 허용문제와 국민들의 인식에 의한거부감 등으로 인해 유전공학의 적용을 통한 균주 개량은 많이 제한되고 어려운 실정이다. 하지만 개량된 종균의 사용은 발효식품에 있어서 새로운 기능성 부여나 안전성 개선에있어서 매우 효과적일 것이라고 생각된다. 그렇기에 더욱 인체에 안전한 방법들의 개발을 통해 바람직한 특성을 지닌 균주와 기능성 물질을 생산하는 균주를 얻어야 할 것이다. \(\mathrm{GMO}\)라는 측면에 있어서는 우선 본 연구에서 개발되어진 벡터 자체가 원래부터 김치 유산균에서 분리해낸 플라스미드를 바탕으로 개발된 벡터로서, 외래 유전자 또한 기존의 다른 유익한 균주들이 만들어내는 유익한 단백질을 만들 수 있는 유전자를 도입함으로써 근본적으로 인체 내에 사용 가능한 플라스미드와 유전자의 사용을 통한 식품용 발현벡터로서 인체에서는 안전할 것으로 판단되어 진다. 하지만 본 연구에서 개발한 발현벡터에 사용되는 항생제 내성 유전자와같은 마커의 사용으로 인해 식품에서의 직접적인 사용은 현재 불가능한 것으로 판단된다. 이는 항생제 내성 유전자를대신할 수 있는 마커의 개발 필요성 또한 크다고 할 수 있으며, 항생제 내성 유전자가 아닌 흔히 쉽게 사용 가능한report gene을 이용하는 등의 식품용 마커를 개발, 선발하고사용하는 연구가 벡터 개발과 함께 계속되고 있다.</p> <p>본 연구에서는 김치유산균인 Lactococcus lactis ssp. cremoris LM\(0230\)에서 유래한 프로모터 P\(6\)C를 발현벡터 제조에 사용하였다. P\(6\)C는 강력한 promoter임이 reporter gene을 이용한 서울대의 실험결과 확인되었고, 그 실험 결과를 구체적으로 살펴보면, 대조구로서 흔히 유산균주의 외래 유전자 발현에 많이 쓰이는 발현벡터인 pMG\(36\)e를 프로모터 세기를 비교하기 위헤 사용되어졌고, 이는 유산균주에서 강력하게 작동하는 P\(3\)\(2\)라는 프로모터를 가진 벡터로서 P\(6\)C 와 P\(32\)를 비교하였을 때 약 \(3\)배정도 높은 프로모터 세기를 나타내었다. 이러한 P\(6\)C 프로모터를 이전에 본 연구실에 서 개발된 유산균용 셔틀벡터 \( \mathrm{pSJE}\)에 도입함으로써 발현 벡터인 pSJE\(6\)c를 구축하였다. pSJE\(6\)c의 효율성 평가를 위 해 유산균에서 유래한 \(\alpha\)-galactosidase 유전자(aga)와 \(\beta\) galactosidase 유전자(lacZ)를 도입하여 Lactobacillus brevis \(2.14\)에서 발현 효율을 조사하였다. 비교를 위해 이들 유전자의 고유 프로모터에 의한 발현 정도와 비교하였다. 이 를 위해 각각의 유전자를 지닌 재조합균주들에 대한 효소역가 측정 및 전사체 농도를 조사하였다. 실험결과 \( \mathrm{pSJE} 6 \mathrm{c} \) 는 \( \mathrm{pSJE} \) 보다 외래유전자 발현에 적합함을 확인하여 그 결과를 보고한다. 