다양한 환경 스트레스에 노출된 일부 세균들은 세포막의 완전성과 대사활동을 유지하며, ATP 수준이 높게 유지되는 VBNC 상태로 변환하나, 일반 실험실 조건에서는 성장하지 않는다. VBNC 상태와 일반 상태의 세포는 유전자 발현 양상에서 차이를 보이며, 이는 flow cytometry, genomic DNA와 RNA 변화, 세포 형태 관찰 등을 통해 확인할 수 있다. VBNC 연구는 주로 Vibrio 균주에서 이루어졌지만, 최근에는 E. coli에서도 연구가 진행되고 있다.
<h1>서 론</h1> <p>영양 고갈, 저온, 염분, 중금속 등과 같은 다양한 환경적 스트레스에 노출된 세균들 가운데 일부는 세포막이 온전하고 호흡 등의 대사활성은 유지되고 있지만, 일반적인 실험실 배양조건에서는 성장하지 못한다. 이처럼 살아있으나 집락을 이루지 못하는 세포의 상태를 viable but nonculturable(VBNC)라고 한다. VBNC는 1982년 그 개념이 처음 등장한 이래 일부의 그람 음성세균에서 VBNC 형성이 보고되고 있다. VBNC 상태에 들어간 세포는 일반적으로 크기가 작아지고 세포벽과 세포막의 조성이 변하며 영양 수송, 호흡율, 고분자 합성 등의 감소가 일어난다. 또한 죽은 세포에서는 ATP(adenosine tri-phosphate) 수준이 급격히 감소되는데 반해 VBNC 상태의 세포에서는 높게 유지되며 정상상태와 VBNC 상태의 유전자 발현 양상에도 차이가 있다는 연구결과가 있다.</p> <p>이러한 VBNC 상태는 그람 양성세균에서 볼 수 있는 포자형성과 비슷한 적응 기작으로 장시간 동안 세포가 생존하기 위한 수단이며 스트레스가 사라지면 소생(resuscitation) 하여 일반 배지에서의 배양이 가능하게 된다. VBNC가 살아있는 세포라는 가장 확실한 증거가 되는 소생은 VBNC 를 유도한 스트레스를 제거한다고 반드시 일어나지는 않으며 최근에는 세포 소생시 관여하는 신호물질에 관한 연구들이 진행되고 있다[2,9]. 현재까지 약 60 여 종의 미생물에서 VBNC 유도가 확인되었으며 Campylobacter속., E. coli, Francisella tularensis, Helicobacter pylori, Legionella pneumonia, Listeria monocytogenes, Mycobacterium tu-berculosis, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella 속, Shigella 속 그리고 Vibrio cholerae, V. parahaemolycus, V. vulnificus 에서 보고되었다.</p> <p>VBNC에 대해 가장 많은 연구가 진행된 Vibrio속 균주의 경우 VBNC를 유도하는 여러 환경적 조건에서부터 세포소생에 이르기까지 많은 연구가 진행되어 있으나 E. coli의 경우 최근에서야 관심을 가지고 연구가 진행되고 있다. VBNC 상태의 병원성 미생물 중 일부에서 병원성을 유지하고 있다는 연구결과가 있는데 대장균의 경우 O157과 같이 병원성 균주가 있어 공중위생상 매우 중요하기 때문에 VBNC 대장균의 특성에 관한 기초연구를 진행해야 할 필요성이 있다. 또한 최근의 연구들은 정상상태의 미생물과 VBNC 미생물에 대한 유전자 발현이나 단백질 발현양상을 비교하는 경향이 있다. 영양 고갈상태와 VBNC 상태에서의 단백질 발현이 다르다는 것이 proteomics 연구를 통해 밝혀졌으며 세포 외막에 존재하는 VBNC 특이 단백질을 찾으려는 시도 등이 보고되었다. VBNC의 특성을 분자적 수준에서 이해하고 VBNC 특이 유전자나 단백질을 발견 하면 이를 활용하여 일반적인 미생물 검출 방법으로는 확인 할 수 없는 VBNC 미생물을 쉅게 검출할 수 있게 되어 잠재적 병원성 미생물의 감염예방에 도움이 될 것이다.</p> <p>구리를 사용한 VBNC 유도는 Agrobacterium tumefaciens, Rhizobium meliloti, 그리고 E. coli에서 보고되었는데, 구리를 처리하는 것이 다른 스트레스를 통한 유도보다 단기간에 가능하기 때문에 본 연구에서는 대장균에 구리를 처리해 VBNC를 유도한 후 그 수를 계수하고 특성을 규명하는 연구를 수행하였다. VBNC 상태에 들어간 세포에서 보이는 flow cytometry 분석, genomic DNA와 RNA의 변화 그리고 세포 형태 등을 관찰하였다.</p>