이차대사산물 생산 미생물의 탐색은 비용과 노력이 크게 들지만, PCR을 통해 새로운 균주를 간편하게 탐색할 수 있음을 입증하였다. S. cellulosum은 셀룰로오스를 유일한 탄소원으로 이용하는 점액세균으로, 이를 이용한 셀룰로오스 분해 능력이 미생물 분류의 중요 기준이다. 본 연구에서는 50개의 셀룰로오스 분해성 점액세균 중 PCR로 항진균 물질인 soraphen의 생합성 유전 자를 가진 S. cellulosum KYC3047과 KYC3076을 선별하였다. 두 균주는 강한 항균 활성을 가진 물질을 생산하는 것으로 확인되었다. 이에 기반하여 두 균주는 셀룰로오스 분해성 점액세균인 S. cellulosum으로 동정되었다.
<h2>분리균주들의 동정</h2><p>점액세균은 활주운동으로 이동하며, 다세포 자실체를 형성하는 그람 음성 토양세균으로 외형적 특성인 자실체, 포자, 집락 및 영양세포의 형태와 색에 의해 분류된다. 특별히 S. cellulosum은 셀룰로오스를 유일한 탄소원으로 이용하여 자랄 수 있는 점액세균이므로 셀룰로오스 분해 능력이 분류의 중요한 기준이 된다. Soraphen 생합성 유전자를 가지고 있을 것으로 탐색된 균주 KYC3047과 KYC3076은 균주 분리 과정에서부터 셀룰로오스 분해 능력이 있는 것으로 확인된 균주이다. 두 균주는 모두 여과지, cellulose crystal, cellobiose 등을 유일한 탄소원으로 이용하여 자랄 수 있다. 그리고 두 균주가 형성하는 집락은 활주운동성으로 인해 S. cellulosum 특유의 형태로 세포의 집단(swarm)이 고체배지의 표면에 얇게 펼쳐있는 모습이었다. Fig. 5에서는 KYC3047과 KYC3076의 세포와 자실체 모습을 보였는데, 두 균주의 영양세포는 모두 Sorangium 속이 속한 Polyangiaceae과 특유의 간균형태이며, 자실체는 S. cellulosum 특유의 색과 모양이었다. Fig. 6에서는 KYC3047과 KYC3076의 16S rRNA 유전자 염기서열을 분석한 결과를 보였는테, 두 균주 모두 S. cellulosum의 표준균주인 S. cellulosum DSM14627의 16S rRNA 유전자 염기서열과 \(99\%\) 동일함을 보였다. 이러한 형태적, 생리적, 분자생물학적 특성들에 기초하여 본 연구에서는 균주 KYC3047과 KYC3076를 셀룰로오스 분해성 점액세균인 S. cellulosum으로 동정하였다. KYC3047과 KYC3076은 각각 경기도 이천과 안성의 밭에서 분리된 균주로 16S rRNA 유전자 염기서열이 \( 100 \% \) 동일하지 않으며, Fig. 3과 Fig. 4에서 보였듯이 sorA와 sorB 염기서열도 \( 100 \% \) 동일하지 않으므로 서로 다른 균주로 판단된다.</p><h2>분리균주들의 항진균활성 능력</h2><p>Soraphen은 강력한 항진균 활성을 갖는 물질이다. 따라서 두 균주 KYC3047과 KYC3076에서 탐색된 유전자들이 soraphen을 생합성하는 유전자라면 두 균주는 당연히 항진균 활성을 갖는 물질을 생산할 것이다. 이를 확인하기 위하여 본 연구에서는 두 균주의 배양추출물을 제조하고, 이들이 칸디다증을 유발하는 C. albicans의 성장을 저해하는지 조사하여 보았다. 그 결과 Fig. 7에서 보인 바와 같이, KYC3047과 KYC3076의 배양추출물이 C. albicans의 성장을 강하게 저해함을 확인할 수 있었다. 또, 고추탄저병을 유발하는 C. acutatum의 성장도 저해함을 확인하였다(결과 보이지 않음). 따라서 이러한 결과는 균주 KYC3047과 KYC3076에서 탐색된 유전자들이 실제 soraphen 생합성 유전자일 가능성이 매우 높음을 보여준다.</p><p>본 연구에서는 PCR에 의해 50균주의 셀룰로오스 분해성 점액세균으로부터 항진균 물질 soraphen의 생합성 유전자로 보이는 유전자를 가지는 두 점액세균 S. cellulosum KYC3047과 KYC3076을 선별하였는데, 생리활성 조사 결과 두 균주 모두 강한 항균활성을 갖는 물질을 생산함을 확인하였다. 선별된 균주에 대해서는 향후 실제 soraphen A를 생산하는지, 또는 다른 soraphen 유도체를 생산하는지가 분석될 것이며, soraphen 생산균주로 확인되면 생합성 유전자 클로닝의 재료로 사용될 것이다.</p><p>유용한 이차대사산물을 생산하는 미생물의 탐색은 숙련된 연구자의 오랜 노력과 분석비용이 필요하다. 특히 점액세균의 경우에는 이차대사산물 생산을 위한 배양조건이 까다롭고, 또 생산량도 극소량인 경우가 많기 때문에 새로운 균주의 탐색에 더욱 많은 노력이 요구된다. 하지만 PCR을 통해 균주를 선별한 본 연구 결과는 목표로 하는 이차대사산물의 생합성 유전자들에 대한 정보가 알려져 있는 경우 PCR을 통해 이들 이차대사산물을 생산하는 새로운 균주를 간편하게 탐색할 수 있음을 보여주었다.</p>