ArcA, CRP, FNR, H-NS, GatR, PurR과 같은 조절인자들이 프로판올 스트레스에 반응하는 유전자들을 조절하며, 프로판올 스트레스에 의해 세포막이 손상되면 ArcA sensing 유전자들의 발현이 변화한다. 야생주와 프로판올 내성주에서 프로판올 처리에 따른 유전자 발현의 변화와 RNA polymerase의 여러 sigma factors와의 연관성을 분석하였다. 또한, 대장균에서는 알코올류에 의한 스트레스를 극복하기 위해 HSPs의 발현이 일어나며, 이는 RpoH에 의한 heat shock response관련 유전자들의 발현과 연관되어 프로판올 스트레스를 극복하는 중요한 보호기작으로 판단된다.
<h2>전사조절인자(transcription regulation factors)에 의해 반응하는 유전자의 해석</h2><p>야생주 또는 내성주에서 프로판올 처리에 따라 발현이 2배 이상 변화하는 유전자들 중에서, E. coli의 대사를 global하게 조절하는 전사조절인자들에 의해 조절을 받는지를 조사하기 위해 Regulation DB를 이용하여 확인한 결과를 Table 4에 표기하였다. 산소호흡을 조절하는 ArcA, 당 대사 및 여러 다양한 유전자를 조절하는 CRP (cAMP repressor protein), anaerobic growth를 조절하는 FNR, 환경변화와 스트레스적응에 관여하는 H-NS (histonelike nucleoid structuring protein), galactitol 수송과 대사를 조절하는 GatR, 퓨린 생합성을 조절하는 PurR과 같은 조절인자들에 의해 프로판올 스트레스에 반응하는 유전자들이 조절을 받는 것을 알 수 있었다. 특히, 정체기나 산소 공급이 낮을 때 발현되는 cydAB, 대수기 또는 산소 공급이 원활할 때 발현되는 cyoABCD, succinate를 산화하는 sdhCDAB는 대표적인 ArcA 활성화에 의해서 조절되는 유전자들이다. E. coli에서 isobutanol response network 연구결과에 의하면, isobutanol stress를 받으면 세포막에 존재하는 isoprenoid side chain를 지닌 전자전달 수용체인 quinine/quinol의 기능이 손상을 입게 되며, 그로 인해 quinone 에 의해서 작용이 억제되는 ArcB가 인산화되면서 활성화되고, 그로 인해 ArcA가 인산화되어 활성화되어, ArcA sensing response가 나타남을 증명하였다. 본 연구에서도 많은 ArcA sensing 유전자들의 발현이 변화하는 것은 대장균 야생주 및 프로판올 내성주 모두 프로판올 스트레스에 의해서 세포막이 손상을 입게 되고, 그로 인해 quinone이 기능을 못하게 되어서 최종적으로 ArcA sensing 유전자들의 발현이 나타나는 것으로 사료된다. 한편, ArcA 및 FNR에 의해서 공통적으로 sdhCDAB와 sucAB가 repression되므로, 프로판올 스트레스에 의해서 대장균은 TCA cycle이 정상적으로 작동되지 않을 수 있을 것으로 여겨진다.</p><h2>시그마인자(sigma factors)에 반응하는 유전자의 해석 및 rpoH 효과</h2><p>야생주 또는 내성주에서 프로판올 처리에 따라 발현이 크게 변화하는 유전자들과 RNA polymerase의 여러 sigma factors 중에서 일반적 인자인 RpoD를 제외한 나머지 인자들과의 연관관계를 분석하였다. 11개의 유전자가 heat shock resposne 를 매개하는 RpoH에 의해서 발현이 상승하였다. 일반적으로, heat shock response는 열에 의해 활성화되어 고온에서 미생물 생존을 증가시키는 중요한 적응 기작으로, 열에 의해 변성되는 세포 내 단백질을 보호하는 chaperones과 세포 내 손상을 입은 단백질을 분해하는 단백질을 암호화하는 유전자들을 발현함으로서 이루어 진다. 본 연구에서 과 발현되는 유전자들도 chaperones과 proteases 관련 유전자들이었다. 이는 E. coli에서 프로판올 스트레스에 의한 외부충격을 극복하면서 세포가 생존하기 위한 보호기작으로 heat shcok response 에 관련된 유전자를 과 발현하는 것으로 사료된다. Clostridium에서 butanol을 첨가한 균주의 microarray 실험 결과에서도 heat shock proteins들이 많이 발현되는 결과와 잘 일치한다. 또한, GroEL을 많이 발현시킨 결과, 부탄올 내성과 농도가 증가하는 결과를 얻었다. 따라서, HSPs의 발현은 알코올류에 의한 스트레스를 극복하기 위한 세포의 공통적인 보호기작으로 생각되어진다. 한편, 대장균에서 RpoH가 프로판올 내성에 관련이 있는지를 확인하기 위해서 야생주와 rpoH가 정상적으로 발현되지 못하는 변이주(DRP17)를 사용하여 대수기까지 세포를 배양하다가 프로판올을 첨가하여 세포의 성장이 어떻게 변화하는지를 관찰하였다. 그 결과, rpoH변이주는 프로판올 처리에 의해 야생주에 비해 민감하게 반응하여 세포의 성장이 더 많이 저해를 받았으며 비 성장속도도 감소하였다. 또한, rpoH유전자를 cloning하여 도입한 complementation된 균주(DRP17/ pBRH46)는 프로판올을 첨가한 후 세포의 비 성장속도가 야생주와 비슷한 정도로 회복되었다. 따라서, 대장균에서 RpoH에 의한 heat shock response관련 유전자들의 발현은 프로판올 스트레스를 극복하기 중요한 보호기작으로 사료된다.</p>