일본산업뉴스요약

대장균 이용한 아미노산 검출 센서
지바대학, 1주일 만에 제조 기술 개발

-- 인공유전자 고안해 감도 20배 이상 --
지바(千葉)대학의 우메노(梅野) 조교와 대학원생 기무라(木村) 연구팀은 대장균을 이용해 미량의 아미노산과 이온 등을 검출하는데 필요한 센서를 약 1주일이라는 단시간에 제작하는 기술을 개발했다. 표적 물질에 달라붙는 효소 유전자와 형광 단백질에 작용하는 유전자를 결합시켜 대장균에 도입한다. 연구팀은 식품 가공의 생산성 향상 등을 위해 실용화를 목표로 하고 있다.

발효식품 개발∙생산과 오수 처리 등의 현장에서는 다양한 물질이 혼합된 액체 안에 특정 물질만을 검출하거나 그 양을 측정해야 하는 경우가 많다. 기존에는 목적 물질에 달라붙는 효소를 이용해 유전자를 복잡하게 개변시켜 센서로서 이용하는 경우가 많다. 하지만 특정 물질의 센서를 개발하는데 효소의 구조 분석 등을 포함해 1년에서 수 년 걸리는 경우도 있어 작업 효율 개선이 과제였다.

연구팀은 표적 아미노산 등에 달라붙는 효소 유전자와 형광 단백질에 작용하는 유전자를 결합시킨 커다란 인공 유전자를 고안했다. 이 유전자를 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)을 통해 대량으로 늘리고 그 과정에서 무작위로 유전자에 변이를 일으키게 했다. 늘어난 유전자를 대장균에 도입한 후 대장균을 조사하려는 액체에 넣어 센서로 이용한다.

대장균 내의 인공유전자로 인해 만들어진 단백질이 액체 안에서 표적 아미노산과 결합하면 대장균에서 빛이 난다. PCR의 과정에서 주입한 유전자변이의 차이로 대장균의 밝기를 조절할 수 있다. 검출 감도를 높일 수 있고, 표적 물질의 양 등도 어느 정도 측정할 수 있다고 한다. 연구팀이 비소를 검출하는 센서로 확인한 결과, 기존 방법으로 만든 경우에 비해 20배 이상 감도가 높아졌다.

일련의 제작 공정은 약 1주일 정도 걸린다. 효소 부분의 유전자만을 교환해 변이를 일으키게 함으로써 다양한 종류의 물질을 검출하는 센서로 만들 수 있다고 한다.

연구팀은 단기간에 센서를 만들 수 있다는 이점을 활용해 미생물 체내에서 만들어지는 대사물질을 모두 검출할 수 있는 시스템을 개발 중이다. 발효식품 생산에 사용되는 미생물을 효율적으로 배양하는 공정 등으로의 실용화를 목표로 하고 있다고 한다.

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