세균에서 cellulose 생합성 operon의 구조해석 및 발현특성 = Characterization of expression and structural analysis of cellulose biosynthesis operon in bacteria

국문 초록 (Abstract)

Cellulose 생합성 관련 유전자는 genus에 따라 기능과 기작이 상이하여 새로운 genus에서 생합성기구를 밝히고, 이를 응용하여 박테리아에서 생합성되는 cellulose가 산업적으로 이용이 가능한 균주를 분자육종하는 것이 장기적인 연구목적이다. 본년도의 연구에서는 분리균주 및 Salmonella sp. 에서의 cellulose 생합성 operon의 전체영역을 클로닝하여, 구조해석등의 분자적 특성을 해석하고 대량발현을 유도하는 것이 단기적인 목적이다.
Salmonella typhimurium에서 cellulose유사 고분자물질이 미량이나마 생성됨을 확인하였다. cellulose생합성 관련 유전자로 전부 클로닝하고자 Salmonella sp.에서 1차년도에 클로닝한 cel A영역을 이용하여 PCR법으로 cel A의 상류 및 하류영역의 생합성 operon 전체 영역 약 7kb를 클로닝하였다. 얻어진 클론에서 cel A, B 와 cel C 유전자를 subcloning하고 유전자의 염기배열을 결정하였다. 전영역의 구조해석 결과 cel A 상류영역에만 promoter를 비롯한 조절영역이 존재하는 cellulose 대사관련 operon으로 구성되어 있음을 확인하였다. Cellulose 생합성 유전자가 도입된 대장균에서는 cellulose 생합성능력이 증가하였다. 기존 알려진 A. xylinum의 bcs A와는 47%, A. tumefaciens과는 29% 및 E. coli와는 82%의 상동성을 나타내었으며, cellulose synthase가 가지는 membrane 결합성도 가지고 있었다. cel C는 cellulose 분해관련 유전자로서의 활성을 확인하였으며, 발현산물은 SDS-PAGE 방법으로 확인하였다. Cel C는 cellulose family group D에서 잘 보존되어있는 영역인 공통배열이 잘보존되어 있었으며, cel C는 Erwinia chrysanthemi 의 endoglulanase, Cellulomonas uda의 cellulase 및 A. xylinum의 probable endoglucanase와는 각각 30%, 29% 및 29%의 상동성을 나타내었다.
cellulose 생합성 operon의 발현조절 및 한 개의 operon에서 존재하는 분해와 합성관련 유전자의 발현 조절기구의 해석등이 차기 연구로서 기대되는 바이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 실험재료 및 방법
• Ⅲ. 결과 및 고찰
• Ⅳ. 결론
• Ⅴ. 참고문헌