바이오센서는 여러 분석기법과 기기를 활용하여 단시간 내에 대량으로 검출할 수 있으며, 재조합 생물발광 세균 균주는 고감도, 선택성, 저비용, 윤용의 용이성 등의 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 Synechocystis 야생종에서 탄수화물 대사와 호흡에 관련된 포도당 유도성 유전자의 프로모터 부위를 발굴하여 환경위해 물질 감지능력이 향상된 남세균 바이오리포터를 개발하고자 시도하고 있다.
<h1>서 론</h1> <p>환경독성 물질은 여러 가지의 최신 분석기법과 기기를 활용하여 단시간 내에 대량으로 검출할 수 있다. 그러나 이화학적 분석법으로는 조사대상 물질의 잠재적인 독성 밎 유전 독성 등의 생물학적 위해성이나 화합물의 이용률 (availabi-lity), 화학물질 간의 상승작용 (synergism) 또는 길항작용 (antagonism) 등에 대한 정보를 얻을 수 없다. 이러한 문제점은 생물기원 검체인 바이오센서 (biosensor)를 사용함으로써 해결될 수 있다 (Belkin 2003; Verma and Singh 2005).</p> <p>특히, 재조합 생물발광 세균 균주 (recombinant biolumine-scent bacterial strains)는 고감도 (high sensitivity), 선택성, 저비용, 윤용의 용이성 및 단시간 내 축정이 가능하다는 점에서 바이오센서로 각광받고 있으며, 세포 어레이 바이오센서 의 소재로 적합한 것으로 판단된다. 또한 동결건조 또는 고정화 기질 (immobilization matrices)을 사용하여 휴대용 독성 측정용 바이오센서 (Choi and Gu 2002)나 고처리율 센서 (high throughput sensors) (Kim and Gu 2003; Lee et al. 2005)로도 개발된 바 있다.</p> <p>바이오센서는 종 특이성인 있으므로 식/작물 연구, 제초제 개발 또는 자연 호소에서의 수서 생태계 독성물질 모니터링 등에는 대장균이나 다른 세균 보다는 광합성을 수행하는 바이오센서의 개발 필요에 의해서 야생종 남세균 또는 분리된 광계2 복합체 등이 제초세를 개발하거나 환경독성 물질의 생체이용률 (bioavailability) 측정을 위한 바이오센서로 사용되었으나, 엽록소 형광 분석기기와 같은 복잡한 기기를 필요로 하고 일차 작용부위가 광합성에 국한될 뿐만 아니라 센서의 수명이 짧고 시스템이 불안정한 점 등의 여러 단점이 발견되었다. 이러한 단점은 반딧불이 루시페라제 를 trp와 lac 프로모터의 하이브리드인 tac 프로모터에 융합 한 후 도입하여 루시폐라제를 항상적으로 (constitutively) 발현시키는 남세균 (Shao et al. 2002)을 개발함으로써 개선되었다. 그러나 이들 남세균 바이오센서는 호흡율이 3-4배 낮은 광독립영양 상태의 세포에 기반을 두고 있으므로 세포호 흡율이 왕성한 광종속영양상태에서 남세균 고유의 프로모터에 기반을 둔 바이오세 센서의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 Synechocystis sp. PCC6803에서 탄수화물 대사와 호 흡에 관련된 포도당 유도성 유전자의 프로모터 부위를 발굴하여 환경위해 물질 감지능력이 향상된 남세균 바이오리포터를 개발하고자 시도되었다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>균주배양</h2> <p>남세균 Synechocystis sp. PCC 6803 (Synechocystis) 야생종과 바이오리포터를 본 연구의 실험 재료로 사용하였다. 각 균주를 5 mM pH 완충액 N-tris (hydroxymethyl) methyl-2-aminoethane-sulfonic acid (TES)-NaOH (pH 8.0)가 포함된 무기 배지 BG-11로 28℃ 온도와 30 \( \mu \mathrm { mol } \) photons \( \mathrm { m } ^ { -2 } \mathrm { ~s } ^ { -1 } \) 의 광이 유지되는 배양기 (Hanback, Korea)에서 배양하였다 (Ryu et al. 2004).</p>