사료에는 동물의 질병 예방치료, 성장 촉진, 사료 효율 개선 등을 위해 항생물질, 합성항균제, 성장호르몬제 등이 사용되며, 이들이 인체에 부작용을 유발할 수 있다. 따라서 항생물질 대체제 개발이 중요하다. 본 연구에서는 세균이 생산하는 항균성 펩타이드인 박테리오신을 이용하여 기능성 가축사료 개발을 추구하였다. 이를 위해 Subpeptin JM4-A 또는 JM4-B의 유전자를 도입한 항균활성 효모를 제작하고 그람양성 세균인 B. subtilis와 그람음성세균인 E. coli, P. aeruginosa에 대한 항균활성을 확인하였다.
<h1>서 론</h1> <p>미생몰에 의한 식품의 부패와 식중독의 발생은 식자원의 낭비와 국민보건을 위협할 수도 있다. 최근 일반인의 관심이 웰빙, 유기농, 방부제 무첨가 식품, 천연식품 등에 집중되어 보존료를 비롯한 식품 및 사료 첨가물들을 화학 합성 물질에서 천연물로 대체하려는 연구가 진행되고 있다.</p> <p>현재 시판되고 있는 사료에는 동물의 질병 예방치료, 성장촉진 및 사료효율을 개선하고 양질의 동물성 식품을 공급하기 위하여 항생물질, 합성항균제, 성장호르몬제 등 다양한 동물용 의약품이 사용되고 있다. 이 중 항생물질은 미생물에 의하여 만들어지는 물질로서 세균이나 그 밖의 미생물의 성장과 활동을 억제하거나 그 생명을 파괴시키는 의약품으로 현재는 공업적, 화학적 방법으로 생산되고 있다. 화학적 인공항생물질이 포함된 사료를 먹인 가축을 인간이 먹을 시 부작용으로 인한 여러 가지 질병이 나타날 수 있다. 또한 항생제의 남용은 내성균 발생과 전파라는 문제점으로 선진국 등은 항생제 사용에 많은 제약을 두는 실정이다. 실제로 유럽연합(EU)은 동물사료에 성장목적의 항생제 첨가를 금지 하였고, 우리나라의 정책도 유럽연합과 비슷하게 추진되고 있다. 따라서 항생물질 대체제의 개발은 중요하다 할 것이다.</p> <p>세균이 생산하는 항균성 펩타이드인 박테리오신(bacteriocin)은 여러 종의 미생물들이 생산하는 물질로서 일반적으로 박테리오신을 생산하는 미생물과 형태, 계통학적으로 유사한 균종에 대하여 살균 기작을 갖는 물질을 말한다. 박테리오신은 고온에서 활성을 유지하며 광범위한 pH에서 안정하다. 단백질로 구성되어 있기 때문에 무독하고 무색, 무취이며 잔류성이 없다는 점에서 식품 등에서 천연 방부제로서의 사용이 가능하다. 항생제는 사람에게 투여 시 부작용이 있다는 단점이 있으나 박테리오신은 인체에 섭취되면 단백질 가수분해 효소에 의해 분해되므로 식품 등의 생물학적 보존제 (biopreservative) 및 발효식품의 생물제어제(bioregulator)로서 이용이 증가되고 있다. 또한 항생제가 2차대사 산물인 데 반해 박테리오신은 자기의 유전자 산물인 펩타이드가 항균활성을 보인다. 따라서 유전자 분석 및 조작을 통하여 분자적 수준에서 생산량을 최대화 하는 것이 용이하고 분자적 변이를 통하여 더욱 우수한 박테리오신을 합성할 수 있다. 그러므로 박테리오신은 유전자의 발현 및 post-translational modification, 세포외 분비에 관계되는 유전자 혹은 sequence factor를 조작함으로써 대량 생산이 가능하다. 박테리오신에 관한 연구는 20 년 전부터 가속화 되어 유럽이나 미국에서는 이미 산업화 적용 단계에 있고 계속해서 우량 균주 확보 및 기술 개발 특허 출원 등 다양한 연구가 진행되고 있다.</p> <p>Bacillus subtilis JM4가 생산하는 항균활성 peptide인 Subpeptin JM4-A는 그람양성 세균인 Bacillus, Lactobacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Streptococcus, Leuconostoc 속 세균들에 대해 항균활성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, Subpeptin JM4-B는 그람음성 세균인 Salmonella, Shigella 속 세균들에 대해 항균활성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 유전자 재조합이 대량생산 공정에 유용하지만, 박테리오신 유전자 산물의 항균활성 때문에 대장균 등 원핵생물은 생산균주로서의 활용이 불가능하다. 하지만 진핵생물인 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 숙주로 사용하면 원핵생물 숙주에서의 항균활성 펩타이드 생산 문제를 해결 할 수 있다. 그리고 효모 추출물(yeast extract)은 질소화합물, 당, 무기영양소 및 유기영양소 등을 함유하고 있으므로 가축 사료의 좋은 영양성분으로도 활용이 가능하다.</p> <p>본 연구에서는 천연 항생제가 포함된 기능성 가축사료를 개발하기 위하여 배양이 용이한 효모세포에 박테리오신의 일종인 Subpeptin JM4-A 혹은 Subpeptin JM4-B의 유전자를 도입하여 항균활성효모를 제작하였고, 그람양성 대표세균인 B. subtilis 및 그람음성세균 세균인 scherichia coli, Pseudonomas aeruginosa에 대한 항균활성을 확인하였다.</p>