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영어

New protein secretion system was developed using Type III Secretion System of Salmonella. N-terminal region of SlrP and SptP effector proteins were fused with TliA and EstA-P lipases by overlapping PCR. Lipase activity of Salmonella with SptP-TliA fusion system increased by 2.6 fold compare with wild type Salmonella strain. This result showed that lipase secretion via the T3SS would be a useful protein secretion machinery.

한국어

질병을 야기하는 병원성균주들의 특성 및 이의 선택적 치료는 생명공학의 가장 핵심적인 연구분야 중의 하나이 다. 페니실린의 발견 이후 지속적인 연구를 통하여 병원성 균주를 선택적으로 제거할 수 있는 항생제들이 성공적으 로 개발되어져 왔으나, 최근에는 항생제 내성균주들의 출 현으로 한계에 부딪히고 있는 실정이다. 따라서 병원성균 주 혹은 질병세포를 선택적으로 인식․공격․제거 할 수 있 는 새로운 질병치료 패러다임이 필요한 실정이다. 식중독 을 일으키는 대표적인 미생물인 살모넬라균의 Type III Secretion System (T3SS)는 동물세포에 직접 단백질을 주 입(injection)할 수 있으며(1), 이를 활용한 라이브백신의 모델 시스템으로서 많은 각광을 받고 있다(Fig. 1). T3SS는 많은 그람음성균주들과 동물 혹은 식물 숙주 (host)들과의 interaction에 핵심적인 기관이며, 박테리아의 운동성을 담당하는 편모로부터 진화되어졌다고 알려져 있 다(1, 2). T3SS의 기본구조는 편모와 매우 유사하며, T3SS의 바늘 구조물의 지름은 8 nm이며 길이는 80 nm이다(3, 4). 살모넬라균이 산소농도, 삼투압 등의 외부조건을 인식하여 소장에 도달하였음을 인식하면, Salmonella Pathogenicity Island-1 (SPI-1) network을 활성화하여 T3SS 구조물 단 백질 들을 합성하여 균주외부에 발현시킨다(Fig. 1). 이와 동시에 effector라는 일련의 단백질들을 발현한 후, T3SS 를 통하여 숙주인 소장세포 내부로 주입 (injection)한다. 주입된 effector들은 숙주세포의 신호전달네트워크 (signal transduction network)를 조작하여 숙주세포의 변형을 유 발하고, 변형된 인체 소장세포 내부로 살모넬라균이 침입 한 이후 혈관을 통하여 인체의 다른 기관으로 이동하여 식중독 등의 질병을 일으킨다. 살모넬라균이 인체침투 및 질병유발을 위해 사용하는 T3SS를 이용하면, 암 및 질병세포 내부에 선택적으로 치 료용 단백질을 직접적으로 주입하는 것이 가능하므로, 암 세포 치료 및 질병치료의 새로운 패러다임으로 많은 기대 를 모으고 있다. 이를 위하여 특정 세포나 주변조건을 인 식하여 목적 유전자를 발현시키는 artificial gene circuit을 만드는 연구도 활발히 이루어지고 있다(5, 6). 본 연구진 은 T3SS를 이용한 외래단백질 분비 (secretion) 가능성을 살펴보기 위하여, 살모넬라균의 effector 단백질과 모델단 백질인 lipase와의 fusion protein을 제작하고 이를 균주외 부로 분비하는 연구를 수행하였다.