본 연구에서 개발한 남세균 바이오센서는 포도당 감지 능력을 가지고 있고, 활성화된 물질대사 상태를 통해 높은 감도를 보여준다. 또한, 에너지 생성인 ATP의 생산을 방해하는 환경독성 물질이나 포도당 유도성 유전자의 전사 및 번역 억제제에도 반응한다. 따라서, 이 센서는 포도당, 중금속, 시안 등을 감지하거나 제초제, 항생제의 생쳬검정에 활용되어, 제약산업, 신약 개발, 환경독성 물질 감지, 농약이나 중금속의 실시간 비파괴 검출 등에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
<p>우리나라 하천 호소 및 해역에서 유해/오염물질로 분류되는 항목 중 시안 (0.01 ppm), 수은 (0.0005 ppm), 아연 (0.1 ppm) 및 구리 (0.02 ppm) 의 기준치 (환경정책기본법 제 10 조, 동법시행령 제 2 조) 조건에서 개발된 남세군 리포터가 이들을 검 출할 수 있는지를 조사하였다. 기준치 농도에서 각 유해물 질을 각각 4시간 처리한 후 발광을 측정한 결과 (Fig. 3), 유 해물질이 처리되지 않은 대조구 (Co) 에 비해서 \( p d h \) 유전자 의 프로모터를 포함하는 바이오센서 모두에서 수은 \( \left ( \mathrm { Hg } ^ { 2 + } \right ) \), 시안 \( \left ( \mathrm { CN } ^ { - } \right ) \)및 아연 \( \left ( \mathrm { Zn } ^ { 2 + } \right ) \) 에 대해 약 50-70%의 억제를 보였 다. 따라서 포도당 유도성 프로모터를 갖는 Synechocystis 바이오센서는 우리나라 수환경의 유해물질을 검출하는데 적용 될 수 있을 것으로 판단된다.</p> <p>Shao 등 (2002)에 의해 개발된 남세균 라이트-오프 어세이 시스템에서 발광 세기는 루시페라제의 발현정도 뿐만 아니라 세포내 ATP 양에 의해서도 결정된다. 즉, 사용된 \( t a c \) 프로모터가 강력하기 때문에 바이오센서 세포 내의 루시페 라제의 양은 충분할 것이지만, 광독립영양 (photoautotrophic) 생장조건에서는 생장율과 호흡율이 광종속영양(photoheterotrophic) 생장조건에 비해 약 3-4배 낮기 때문에 (Lee et al. 2005), 호흡을 통해 생성되는 ATP 양은 제한적일 것으로 생각된다. 따라서 Shao 등 (2002)이 개발한 바이오센서는 에너지 대사가 낮은 상태에서 작용하므로, 광대역의 리포터로서의 바이오센서로서 적용하기에 어려움이 있다. 또한, 사용된 \( t a c \) 프로모터는 대장균의 trp과 lac 프로모터를 재조합한 프로모터로서, 세포내 물질대사의 변화에 상관없이 항상적으로 발현되는 것이다.</p> <p>본 연구에서 개발된 남세균 바이오센서는 Shao 등 (2002) 에서 개발된 남세균에 비해서 포도당을 감지하는 기능을 가지며, 독히 매우 활동적인 물질대사 상태를 유지하므로 현저히 증가된 감도를 갖는다. 또한, 바이오센서 작동에 필요한 에너지인 ATP 생산을 교란하는 환경독성 물질, 예를 들어 중금속, 시안, 제초제, 탄소원의 양적 변화에 민감하게 반응할 뿐 아니라, 포도당 유도성 유전자의 전사와 번역 억제제에도 민감하게 반응한다. 따라서 개발된 남세균 센서는 포도당과 같은 영양물질이나 중금속, 시안을 검출하거나 제초제나 항생제의 생쳬검정에 사용될 바이오센서를 제공함으로써, 제약산업, 항생제나 제초제와 같은 신약개발이나 수생태계 환경독성 물질 점출 및 잔류농약이나 중금속의 실시간-비파괴적 검출에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.</p>