대장균(Escherichia coli)은 사람과 동물의 장에서 자주 발견되는 세균이다. 일부 종류는 장내에서 해 없이 지내지만, 다른 종류는 장 감염이나 요로 감염 등 여러 질병을 일으킬 수 있다.[2] 대장균은 분자생물학과 유전공학의 도구로도 이용된다.[1]

1. 개요

대장균을 이용한 연구에서는 다른 세균의 발광 유전자를 넣어 빛을 내는 균주를 만들거나, 유전자 발현을 조절해 물질 생산량을 바꾸기도 한다.[3][4] 이러한 사례는 대장균이 장내 세균인 동시에 유전자와 세포 기능을 연구하는 실험 재료임을 보여 준다.

이 문서에서는 대장균의 이름과 장내 서식, 발광 바이오센서 연구, 이중모드 CRISPR를 이용한 물질 생산 연구를 살펴본다.[2][3][4]

2. 분류와 이름의 유래

대장균의 학명은 Escherichia coli이며 Escherichia 속에 속한다. 종소명 coli는 라틴어 colon(대장)의 소유격에서 유래했으며, 대장에서 주로 발견되는 특성과 관련이 있다.[5]

속명 Escherichia는 1885년 영아의 대변에서 이 세균을 분리하고 기재한 테오도어 에셰리히의 이름을 딴 것이다. 에셰리히는 이 세균을 Bacterium coli commune라고 명명했고, 1919년에 Escherichia 속이 세워지면서 현재의 학명으로 분류되었다.[5]

3. 장내 서식과 질병

대장균은 사람과 동물의 장에서 흔히 발견되며 분변에도 존재한다. 일부 종류는 장에서 무해하게 살지만, 다른 종류는 장 감염이나 요로 감염을 비롯한 여러 감염을 일으킬 수 있다.[2]

보고된 감염에는 방광 감염인 방광염도 포함된다. 장이나 요로 등에서 시작된 일차 감염이 혈류로 퍼지면 대장균 균혈증이 생길 수 있다.[2] 이처럼 같은 종에 속하는 대장균이라도 장내에서의 역할과 감염 양상은 종류에 따라 다르다.[2]

4. 생물발광 바이오센서 연구

생물발광 연구에서는 발광 세균인 Photobacterium이나 Vibrio의 lux 유전자를 담은 재조합 플라스미드를 대장균에 도입해 빛을 내는 형질전환체를 만들었다. Photobacterium leiognathi의 lux 오페론을 도입한 대장균 43R은 비교한 다른 균주보다 발광 세기가 1,000배 이상 높았다.[3]

발광 대장균은 중금속에 노출되었을 때 빛이 감소했다. 발광 형질전환체를 고정화한 세포에서도 빛이 관찰되었으며, 연구 결과는 lux 유전자를 활용한 바이오센서 시스템의 기반 기술이 될 가능성을 보였다.[3]

5. 유전자 발현 조절과 물질 생산

이중모드 CRISPR 시스템은 가이드 RNA가 표적 서열에 결합하도록 설계되었다. 이어 dxCas9-CRP가 전사 시작점 주변에서 RNA 중합효소의 결합을 촉진하거나 저해해 유전자 발현을 활성화하거나 억제한다.[4]

이 시스템을 대장균의 전체 유전자에 대한 대규모 탐색에 적용해 바이올라세인 생산에 영향을 주는 조절 표적을 찾았다. rluC를 활성화하면 생산량이 2.9배, ftsA를 억제하면 3.0배 늘었고, 두 유전자를 함께 조절했을 때는 3.7배 증가했다.[4]

6. 관련 문서

  • Escherichia coli
  • lux 유전자와 생물발광 바이오센서
  • CRISPR 유전자 발현 조절

7. 인용 및 각주

[1] Nnifos.forest.go.kr(새 탭에서 열림)

[2] Wwww.gov.uk(새 탭에서 열림)

[3] Sscienceon.kisti.re.kr(새 탭에서 열림)

[4] Wwww.kaist.ac.kr(새 탭에서 열림)

[5] Ddinolifepedia.com(새 탭에서 열림)