본 논문은 방선균의 산업적 이용 가능성에 대해 논의한다. 방선균이 생산하는 수많은 유용한 생리활성물질 중 약 60% 이상이 방선균에 의해 생산되며, 특히 항생제의 경우 약 70%에 달한다. 또한 S-adenosylmethionine(SAM)의 중요성과 그 역할에 대해 설명하고, 방선균의 이차 대사산물 생산 제어 메커니즘에 대해 논의한다. 이를 통해 인간에게 안정적이고 산업적으로 중요한 항진균성 항생물질인 natamycin을 생산하는 S.natalensis의 metK 유전자를 클로닝하고 그 특성을 조사하여 이차 대사산물의 생산 조절 연구에 기여한다.
<h1>서 론</h1> <p>방선균(actinomycetes)은 포자를 형성하는 대표적인 토양원핵 미생물로서, 항생제와 항암제 그리고 면역억제제 등 수많은 유용 생리활성물질을 생산한다는 점에서 산업적으로 대단히 주목받는 미생물이다. 현재까지 보고 된 전체 생리활성물질중 약 \( 60 \% \) 이상이 방선균에 의해서 생산되고 있으며 항생제의 경우에는 약 \( 70 \% \) 에 달한다. 방선균의 이차대사산물 생산 제어에는 regulatory cascade의 상위단계에 존재하는 global regu-lator와 이차대사산물 생합성 유전자군의 발현을 직접 활성화시키는 하위단계의 pathway-specific regulator (transcription activator)가 복잡한 상호관계를 형성하며 관여하고 있다는 것이 Streptomyces속 방선균의 연구를 통해 밝혀졌다.</p> <p>ATP와 L-methionine으로부터 SAM synthetase S A M-s에 의해 생합성 되는 S-adenosylmethionine (SAM)은 세포내 단백질, 핵산, 지질, 다당류 둥의 메틸화에 필요한 메틸기를 제공 하는 중심적인 공급체의 역할을 할뿐만 아니라 잍차 및 이차대사산물의 생합성 조절에도 관여하고 있다는 것이 밝혀졌다. 방선균의 연구를 통해 metK (methionine metabolic gene \( \underline {\mathrm { K } } \) 유전자의 과발현과 SAM의 외부적인 첨가를 통해 항생물질생산이 증가되는 것이 보고되었는데 이러한 결과는 세포내 SAM 이 방선균의 이차대사산물생산 유도에 관련된 경로 특이적 조절 유전자(pathway-specific regulatory genes)의 발현에 직접 또는 간접적으로 관여하고 있기 때문으로 판단된다. Park 등의 보고에 의하면 S. coelicolor M145에 SAM의 외부적인 첨가를 통해 항생물질의 생산이 증가되고 형태분화가 억제되었는데 SAM 의 첨가는 형태분화의 조절 cascaded와 관련 깊은 oligopeptide-binding component의발현을 촉진한다는 것이 S. coelicolor M145의 단랙질 profiling연구를 통해 밝혀졌다. 또한 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았지만 SAM의 생합성능력은 같더라도 이차대사산물생산에 미치는 영향은 m e t K 에 따라 다르다는 것이 최근 연구에 의해 밝혀졌다. 그러나 m e t K 유전자에 대한 연구는 지금까지 일부 방선균에 제한되어 왔으며 다양한 방선균에 대한 연구가 절실히 요구되고 있다.</p> <p>따라서 논 연구에서는 인체에 대해 높은 안정성을 가짐으로써 진균성 질환뿐만 아니라 치즈와 육가공품과 같은 비살균식품의 보존을 위해 폭넓게 사용되고 있어 산업적으로 매우중요한 항진균성 항생물질인 natamycin 을 생산하는S. natalensis로부터 SAM synthetase 코드하는 metK 유전자를 클로닝하고 그 특성을 조사하여 유용 이차대사산물의 생산조절 연구에 보탬이 되고자 한다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>사용균주, plasmid 및 배양조건</h2> <p>본 연구에서 metK유전자의 클로닝을 위한 공시균은 nata-mycin을 생산하는 S. natalensis ATCC 27448이며, 클로닝을 위한 벡터로는 \( \mathrm { pUC19 } \) 와 숙주로 E coli XL-10Gold를 사-용하였다. Actinorhodin의 생산을 위해 고체배양은 R5배지, 액체배양은 R4배지를 각각 사용하였다. 액체배양은 S. lividans TK24의 wild-type과 형질전환체 포자들 \( \left (5 \times 10 ^ { 5 } \right ) \) 을 \( 20 \mathrm { ml } (300 \) \( \mathrm { ml } \) erlenmeyer flask) R4배지에 접종하여 \( 28 ^ {\circ } \mathrm { C } , 140 \mathrm { rpm } \) 에서 72시간 배양한 후, \( 100 \mathrm { ml } \) (500 ml erlenmeyer flask) R4배지에 \( 2 \% \) 가 되도록 접중하여 5 일간 본배양을 실시하였다.</p>