지난 20여 년 동안 Bacillus subtilis 포자(display) 시스템은 전통적인 세균 표면 디스플레이 기술이 지니던 여러 장애물을 극복하면서 다양한 생명공학적 응용을 위한 새로운 플랫폼을 제공해 왔다. 포자 표면 디스플레이에는 표적 단백질을 고정(앵커링)하기 위한 cotB, cotC, cotG와 같은 Bacillus subtilis 포자 외피(spore coat) 단백질이 필요하다. 포자 형성이 완전히 완료되면 모세포가 용해되어 포자가 환경으로 방출된다. 포자 디스플레이 시스템은 세균의 세포벽 또는 막을 통한 분비 메커니즘이 필요하지 않기 때문에, 포자 기반 디스플레이 기술은 전통적인 세균 표면 디스플레이 시스템의 세포막 및 세포벽을 교란할 수 있는 다중체 단백질, 대형 단백질, 그리고 보조인자(co-factor)와 연관된 단백질의 디스플레이에 대한 능력을 향상시켰다. 포자의 미성숙 단계(nascent)에서의 견고함에 기반하여, 포자 표면 디스플레이 기술은 전(全)세포 효소 반응에서 향상된 열 안정성, 광범위한 pH 안정성, 유기용매 안정성 및 반복 사용 성능을 제공한다. Bacillus subtilis는 아시아에서 두류(soybean) 발효 식품에 대한 전통적 사용과 관련하여 Generally Regarded as Safe (GRAS)로 인정되어 있다. Bacillus subtilis 및 그 포자의 이러한 GRAS 특성은 사람을 대상으로 하는 경구용 백신, 그리고 사료용 소, 어류, 그리고 벌레(worms)에 대한 포자 기반 경구 백신의 개발에 활용되어 왔다. 포자 디스플레이 기술은 생체센서, 환경, 동물 영양 보충 분야로의 응용을 넓혀 가고 있다. 이 논문에서는 포자 표면 기술의 최근 개발 및 응용을 기술하고, 가까운 미래를 위한 새로운 관점을 제시하고자 한다.

지난 20여 년 동안 Bacillus subtilis 포자(display) 시스템은 전통적인 세균 표면 디스플레이 기술이 지니던 여러 장애물을 극복하면서 다양한 생명공학적 응용을 위한 새로운 플랫폼을 제공해 왔다. 포자 표면 디스플레이에는 표적 단백질을 고정(앵커링)하기 위한 cotB, cotC, cotG와 같은 Bacillus subtilis 포자 외피(spore coat) 단백질이 필요하다. 포자 형성이 완전히 완료되면 모세포가 용해되어 포자가 환경으로 방출된다. 포자 디스플레이 시스템은 세균의 세포벽 또는 막을 통한 분비 메커니즘이 필요하지 않기 때문에, 포자 기반 디스플레이 기술은 전통적인 세균 표면 디스플레이 시스템의 세포막 및 세포벽을 교란할 수 있는 다중체 단백질, 대형 단백질, 그리고 보조인자(co-factor)와 연관된 단백질의 디스플레이에 대한 능력을 향상시켰다. 포자의 미성숙 단계(nascent)에서의 견고함에 기반하여, 포자 표면 디스플레이 기술은 전(全)세포 효소 반응에서 향상된 열 안정성, 광범위한 pH 안정성, 유기용매 안정성 및 반복 사용 성능을 제공한다. Bacillus subtilis는 아시아에서 두류(soybean) 발효 식품에 대한 전통적 사용과 관련하여 Generally Regarded as Safe (GRAS)로 인정되어 있다. Bacillus subtilis 및 그 포자의 이러한 GRAS 특성은 사람을 대상으로 하는 경구용 백신, 그리고 사료용 소, 어류, 그리고 벌레(worms)에 대한 포자 기반 경구 백신의 개발에 활용되어 왔다. 포자 디스플레이 기술은 생체센서, 환경, 동물 영양 보충 분야로의 응용을 넓혀 가고 있다. 이 논문에서는 포자 표면 기술의 최근 개발 및 응용을 기술하고, 가까운 미래를 위한 새로운 관점을 제시하고자 한다.

Re2133/pCB81. 송진( tung )오일 기반 매질에서 α-eleostearic acid의 이점을 활용하기 위하여, PHA 필름 상의 PHA와 잔류 tung 오일을 회수하기 위해 온화한 물 세정을 이용하여 PHA를 부분 수확하였다. 그 결과, 잔류 tung 오일이 코팅된 필름이 항산화 활성을 나타내었다. 여기에서는 PHA 생산을 위한 기질로 tung 오일을 처음 적용한 결과를 보고하며, 삼원공중합체(terpolymer)에 고비율의 hydroxyhexanoate 단량체를 도입하였다. 또한 잔류 tung 오일을 항산화 코팅으로 사용함으로써 생리활성 PHA의 생산이 가능해졌고, 의학 분야로의 적용 범위를 확장하였다.

목적: 간단하고 저렴한 진단 키트 개발은 공중보건 향상을 목표로 하는 제약 개발자 및 기업의 중요한 목표 중 하나이다. Bacillus subtilis 포자 표면-표시(spore surface-display) 기술은 유전자 공학 방법으로서, 다양한 질환의 조기 진단에 적용 가능한 차세대 진단 키트를 개발하는 데 사용된다. 본 연구에서는 사람과 동물의 소변 시료에서 티로신을 검출할 수 있으며 가정 또는 실험실 사용에 적용 가능한 새롭고 간단하며 빠르고 저렴한 진단용 종이 기반 키트를 개발하였다. 방법: 유전자 공학 방법으로 개발된 B. subtilis 포자-표시 티로시나제(tyrosinase) 시스템을 사용하여, 급성 질환기 동안 티로신을 검출하기 위한 서로 다른 환자 집단(즉, 당뇨 환자, 당뇨와 만성 신장질환(chronic kidney disease, CKD) 병합 환자, 만성 신장질환 환자)의 소변 시료에서 티로신을 검출하는 종이 기반 키트를 제조하였다. 키트의 민감도와 특이도를 확인하기 위해, 티로신은 기존의 액체 크로마토그래피/질량분석(liquid chromatography/mass spectroscopy)으로도 소변 시료에서 검출하였다. 결과: 티로신의 서로 다른 농도(0.1–1 mM)는 1시간 이내에 밝은 갈색-회색에서 진한 갈색-회색으로의 가시적인 색 변화에 근거하여 소변 시료에서 검출되었다. 해당 키트는 티로신 농도를 반영하는 광범위한 색상 스펙트럼의 형성을 통해 3개 환자 집단을 구별하여 스크리닝할 수 있었다. 결론: 우리가 아는 한, 본 연구는 생물학적 시료에서 티로신 생성과 관련된 다양한 질환을 신속하게 진단할 수 있는 잠재력을 지닌 최초의 진단 키트이다. 이 키트는 가정에서의 개인 사용을 포함하여 폭넓게 적용될 수 있을 뿐 아니라, 자원이 제한된 국가에서 표준 선별검사 및 건강 보호 프로그램의 일부로서도 적절하다.