복잡한 생활사를 가진 그람 양성 토양 미생물인 방선균은 특정 분화 시기에 이차대사산물들의 생합성을 시작한다. 최근에는 streptomycetes로부터의 신규 생리활성물질 발굴이 줄어드는 가운데, 희소방선균에 대한 연구가 각광받고 있다. 이들 균주는 아직 체계적으로 이해되지 않았지만, 신규 유용생리활성물질의 생산 가능성이 있어 분자 생물공학적 연구개발이 활발하다. 이러한 맥락에서 본 연구는 희소방선균을 선별하기 위한 PCR 기반 유전체 스크리닝 전략을 제시하였다.
<h1>서 론</h1> <p>그람 양성 토양 미생물인 방선균은 주변의 환경에 따라 복잡한 생활사를 갖는 박테리아로 알려져 있다. 성장하기에 충분한 환경이 주어지면 토양에 있던 포자가 발화하여 균사를 형성하며 자라기 시작한다. 영양분의 고갈이나 외부환경의 변화가 발생하면 균사가 격막을 형성하는 형태적 분화가 시작되고, 일정 시간이 지나면 균사로부터 다시 포자로 돌아가는 독특한 형태의 생장주기를 보여준다. 이러한 방선균은 복잡한 생장과정과 더불어 특정 분화 시기에 다양한 이차대사산물들의 생합성을 시작하게 된다. 방선균은 항생제를 비롯하여 항암제, 면역억제제 등으로 활용되는 다양한 2차 대사산물을 생산하며, 현재까지도 유용 생리활성물질의 원천으로 여겨 지고 있다. 방선균으로부터 유래된 대표적인 유용 생리활성물질로는, 항생제 테트라싸이클린, 항암제 독소 루비신, 항진균제 나이스타틴, 항구충제 애버멕틴, 면역억제제 FK506 등이 있으며, 특히 현재 상용화되고 있는 항생제의 경우에는 약 \( 60 \% \) 이상이 방선균으로부터 유래되었다.</p> <p>그러나 최근 들어 기존 방선균 종의 대부분을 차지하고 있는 streptomycetes로부터의 신규 생리활성물질의 발굴이 지속적으로 감소하면서, 다양한 환경에 존재하는 희소방선균에 관심이 주목되고 있다. 희소방선균은 방선균의 \( 70 \% \) 이상을 차지하는 streptomycetes를 제외한 나머지 \( 30 \% \) 정도의 방선균들을 말하며, 실제 amycolatopsis 속 희소방선균으로부터 다약제 내성균주용 항생물질로 각광받고 있는 반코마이신이 얻어지고 있다. 비록 현재까지 균의 분리, 생리적 특성, 배양공정, 유전자 조작 등의 많은 부분이 체계적으로 규명되지는 않았으나, 신규 유용생리활성물질의 생산이라는 잠재된 가능성을 지닌 희소방선균의 다양한 분자 생물공학적 연구개발은 기존 streptomycetes 유래 방선균의 한계를 극복할 수 있다는 관점에서 매우 흥미로운 분야로 각광받고 있는 실정이다.</p> <p>희소방선균에 대한 관심이 높아짐에 따라, 유용 희소방선균의 체계적인 확보와 효율적인 형질전환 기법 등을 포함한 기본적인 분자공정시스템의 구축이 요구되고 있다. 그러나 대부분의 희소방선균은 streptomycetes와는 생리적-유전적으로 차이가 많아 기존의 streptomycetes 기반의 분자공정시스템이 작동하지 않는 경우가 많이 있다. 따라서 본 연구에서는 기 확보한 방선균 균주 보관소로부터 희소방선균만을 선별하기 위한 PCR 기반의 유전체 스크리닝 전략을 시도하였으며, 선행연구를 통해 구축한 희소방선균(e.g. Pseudonocardia autotrophica와 Sebekia benihana) 유전자 조작시스템을 보완-최적화하여 선별된 신규 희소방선균 1종의 형질전환 및 외래유전자 도입방법을 구축하였다.</p>