E. coli 의 lsrK Knock-out을 통한 Biofilm 형성 억제 효과 연구

• 영문명: Inhibition of Biofilm Formation of E. coli by lsrK Knock-out
• 발행기관: 한국과학영재교육학회
• 저자명: 김영주(Youngjoo Kim) 김혜린(Hyelyn Kim) 신재화(Jaehwa Shin)
• 간행물 정보: 『과학영재교육』제17권 제1호, 208~216쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 사회과학 > 교육학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.04.30

국문 초록

세균이 형성하는 biofilm은 병원성 발현과 항생제 내성 증가 등 대부분 인간 생활에 유해한 영향을 미치며, 이의 해결을 위한 선행연구는 대부분 일시적인 물리·화학적 방법에 초점이 맞춰져 있어, 보다 근본적 해결방안이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 대장균의biofilm 형성 대사경로 상의 gene인 lsrK를 knock-out 하여 biofilm 형성 억제 효과를 탐색하였다. 이를 위해lsrK gene을 target으로 한 sgRNA를 설계하여 이를 이중나선 DNA의 형태로 합성하고, 이를 선형화한 pCas9 vector에 infusion cloning을 통해 재조합하여 E. coli에형질전환 하였다. 그 결과 lsrK gene의 염기서열 결실을 확인하였으며, 이는 WT와 비교하여 mutnat에서 lsrK의전사량에서는 차이가 없으나, LsrK 단백질의 구조 변형및 biofilm 형성량 감소 등의 효과로 확인되었다. 또한SEM 촬영 결과 mutant 주변에서는 형성된 biofilm이제대로 관찰되지 않는 것에서도 직접적으로 확인할 수있었다. 본 연구에서 활용한 CRISPR-Cas9 system은 방법상의 오류로 연구의 제한점으로 남으나, mutant에서발생한 target gene의 염기서열 결실이 WT와 mutant 사이의 단백질과 표현형의 일관된 변화를 야기한 것으로 판단되는 바, 이를 통해 biofilm 형성 억제 방안으로biofilm 형성 대사경로 상의 gene editing의 활용 가능성을 제안하고자 한다.

영문 초록

Bacterial biofilms generally exert harmful effects on human life, such as promoting pathogenicity and increasing antibiotic resistance. Previous studies aimed at addressing these issues have mainly focused on temporary physical and chemical methods, highlighting the need for more fundamental solutions. In this study, we investigated the inhibitory effect on biofilm formation by knocking out the lsrK gene, which is part of the biofilm formation pathway in E. coli. To achieve this, an sgRNA targeting the lsrK gene was designed and synthesized in the form of double-stranded DNA. This was then recombined into a linearized pCas9 vector through infusion cloning and subsequently transformed into E. coli. As a result, a deletion in the lsrK gene sequence was confirmed. Although there was no difference in lsrK transcription levels between the WT and the mutant, structural alterations in the LsrK protein and a reduction in biofilm formation were observed. Furthermore, SEM analysis directly confirmed the absence of properly formed biofilms around the mutant strain. Although the CRISPR-Cas9 system used in this study had methodological limitations, the deletion of the target gene sequence observed in the mutant appears to have led to consistent changes in both protein expression and phenotype compared to the wild type. Therefore, we propose the potential application of gene editing within the biofilm formation pathway as an effective strategy to inhibit biofilm development.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 이론적 배경

Ⅲ. 연구 과정 및 결과

Ⅳ. 결론 및 논의

참고문헌

키워드

biofilm 형성 경로 유전자 편집 biofilm biofilm formation pathway lsrK infusion cloning gene editing