본 실험조건에서 준치사 조건인 \( 3 \% \) toluene, 온도 \( 60^{\circ} \mathrm{C} \) 에 가장 강력하게 내성을 보이는 적응조건은 \( 0.1 \% \) toluene, \( 50^{\circ} \mathrm{C} \) 이다. 본 연구에서 heat shock, 산화적 스트레스가 heat shock 스트레스와는 관련이 많다는 것을 보고하였다. 본 연구에 이어 보충되어지는 실험을 통해 단백질의 기능에 대한 유기용매 내성과 heat shock 반응과의 연관성이 유기용매 그람 양성세균에서도 밝혀질 것을 바란다.
<h2>적응된 cell에서 cross-tolerance와 cross-protection</h2><p>일반적으로 스트레스에 적응된 세포는 적응되지 않은 세포보다 준치사 스트레스에 대해 높은 내성효과를 나타내었다. 준치사 스트레스에 노출시켰을 때 최대 내성효과를 가지는 적응조건을 결정하였다. 본 실험조건에서 준치사 조건인 \( 3 \% \) toluene, 온도 \( 60^{\circ} \mathrm{C} \) 에 가장 강하게 내성을 보이는 적응조건은 \( 0.1 \% \) toluene, \( 50^{\circ} \mathrm{C} \) 로 나타났다. 적응한 세포의 다른 스트레스에 대한 적응 또는 내성을 조사하기 위해, 상기의 치사 스트레스에 강한 내성을 가지는 조건 \( \left(0.1 \%\right. \) toluene, \( \left.50^{\circ} \mathrm{C}\right) \)에서 적응 후 다른 스트레스의 치사조건으로 세포를 처리하였다. \( 0 \sim 0.1 \% \) 의 toluene에서 1 시간 적응 처리 후, 준치사 온도인 \( 60^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 30분 처리하였을 때 세포의 생존율을 toluene에서 전처리하지 않은 대조구와 비교한 결과, \( 0.05 \% \) 와 \( 0.07 \% \)toluene으로 전처리한 경우 약 2 배 이상의 내성이 증가함이 관찰되었다. 반면, \( 0.1 \% \) toluene에서 적응 처리시에는 대조구와 차이를 보이지 않았다.</p><p>각각의 온도 \( \left(32 \sim 50^{\circ} \mathrm{C}\right) \) 에 서 30분 적응처리 후 준치사 조건인 \( 3 \% \) 농도의 toluene에 서 30분 치사 후 세포의 생존율을 \(32^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 배양한 대조구와 비교한 결과, \( 37^{\circ} \mathrm{C} \) 와 \( 42^{\circ} \mathrm{C} \) 에서는 약 \( 1 \sim 2 \) 배의 미미한 내성 증가 현상이 관찰된 반면, \( 50^{\circ} \mathrm{C} \) 적응 처리시에는 약 5배 이상의 내성 효과가 관찰되었다.</p><p>이상의 연구결과에서 온도나 toluene에 전적응시 toluene 이나 온도에 대하여 교차내성을 보임이 확인되었으며, crossprotection 현상이 관찰되어 heat shock protein과 유기용매 내성 protein과의 상호 연관성이 시사되고 있다. 유기용매 내성 기작에는 다수의 복잡한 기작이 관련되어 있는 것으로 생각되며 특히 heat shock 반응이 관련되어 있을 것으로 생각된다. Blom 등은 E. coli에서 benzene 등 다양한 환경오염 물질에 의하여 heat shock protein이 발현됨을 발견하였고, Jage 등도 이러한 현상을 재확인하여 보고하였다. Pich 등도 Clostridium acetobutylicum에서 용매 생산시 다양한 eat shock protein이 발현되는 것을 발견하였다. 또한 P. untida KT2442에서는 2-chlorophenol에 의하여 다양한 단백질이 발현됨이 밝혀져 있다. 이상의 결과는 일반세균에서의 결과로 유기용매 내성세균을 이용한 실험에서는 유기 용매에 대한 적응은 동시에 다른 유기용매에 대한 내성도 증가시키고, 중금속에 대하여도 내성을 증가시키며, 항생제에 대하여도 내성을 증가시키는 것이 밝혀져 있다. 동시에 E. coli에 스트레스 유전자를 대량 발현시키면 다양한 환경요인에 대한 내성이 증가함이 보고되고 있다. 그러나 직접적으로 heat shock, 산화적 스트레스 등과의 연관성에 대한 보고는 없어 본 연구에서 heat shock 스트레스와는 연관성이 높다는 것을 보고하고자 한다. 현재 전체적인 유기용매 내성을 매개하는 유전자의 구조 기능이 밝혀져 있지 않다. Aono 등이 보고한 유기용매 내성 유전자 ost A도 그 기능이 완전히 규명되고 있지 않아 이 분야에서의 보다 집중적인 연구가 절실히 요구되고 있다. 특히 유기용매 내성 세균은 주로 Pseudomonas를 중심으로 한 그람 음성세균에서 연구되고 있어 본 연구에서와 같이 유기용매 내성 그람 양성 세균을 사용하여 유기용매 내성기작의 규명함은 학문적으로 의의가 클 것으로 기대된다.</p><p>본 연구에 이어 그람 양성세균 Micrococcus sp. BCNU 121 에서 toluene에 의해 유도되는 단백질과 heat에서 유도된 단백질간의 상호 중복 발현 관계를 확인하기 위한 실험이 보충되어지고, 이들 유전자의 발현조절에 대한 추가 연구가 진행되면 유기용매에서 특이적으로 발현하는 단백질의 기능에 대한 해석과 보다 확실한 유기용매 내성과 heat shock 반응과의 연관성이 유기용매 그람 양성세균에서도 밝혀질 것으로 기대된다.</p>