KR100553336B1 - Detection method of ?. ???? in water samples using pcr - Google Patents

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Abstract

본 발명은 병원성 및 비병원성 대장균에 공통으로 존재하는 편모형성유전자 hdfR에 대한 프라이머를 신규 제작하고, 이 프라이머를 이용한 중합효소연쇄반응(PCR) 기법으로 식수에서 대장균의 오염 여부를 조기에 확인할 수 있는 대장균 검출 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 대장균 검출 방법으로 인하여 시료에 소량의 대장균이 존재하여도 증균 배양 단계를 거치지 않고 단지 소량의 DNA만을 가지고도 신속하고 정확하게 바로 대장균을 검출할 수 있다. The present invention is to produce a new primer for the flagella gene hdfR which is common to pathogenic and non-pathogenic Escherichia coli, and E. coli can be confirmed early in the drinking water by the polymerase chain reaction (PCR) technique using this primer It relates to a detection method. E. coli detection method according to the present invention, even if a small amount of E. coli in the sample can be detected quickly and accurately E. coli quickly and accurately with only a small amount of DNA without going through the enrichment step.

대장균, hdfR 유전자Escherichia coli, hdfR gene

Description

중합효소연쇄반응을 이용한 수계에서의 대장균 검출방법 {DETECTION METHOD OF E. coli IN WATER SAMPLES USING PCR}Method for detecting E. coli in water using polymerase chain reaction {DETECTION METHOD OF E. coli IN WATER SAMPLES USING PCR}

도 1은 세균 염색체(genomic DNA) 분리 방법에 관한 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a method for separating bacterial chromosomes (genomic DNA).

도 2는 중합효소연쇄반응(PCR)을 이용한 대장균 검출 방법에 관한 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram of the E. coli detection method using a polymerase chain reaction (PCR).

도 3은 주형 DNA의 농도를 기준으로 대장균의 검출 민감성을 조사한 결과를 나타낸 전기영동 사진이다.Figure 3 is an electrophoresis picture showing the results of the detection sensitivity of E. coli based on the concentration of the template DNA.

도 4는 생균수를 기준으로 대장균의 검출 민감성을 조사한 결과를 나타낸 전기영동 사진이다. Figure 4 is an electrophoresis picture showing the results of the detection sensitivity of E. coli based on the number of viable cells.

본 발명은 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)을 이용한 수계에서의 대장균 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 병원성 및 비병원성 대장균에 공통으로 존재하는 편모형성유전자 hdfR에 대한 프라이머를 신규 제작하고, 이 프라이머를 이용한 PCR 기법으로 식수에서 대장균의 오염 여부를 조기에 신속하면서도 정확하게 확인할 수 있는 대장균 검출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for detecting E. coli in water using a polymerase chain reaction (PCR). More specifically, a novel primer for the flagella formation gene hdf R which is commonly present in pathogenic and non-pathogenic E. coli is newly manufactured. In addition, the PCR method using the primers relates to a method for detecting E. coli that can quickly and accurately confirm whether E. coli is contaminated in drinking water.

식수에서의 분원성 대장균군(fecal coliform)의 출현은 사람이나 다른 온혈동물의 분변에서 오염된 것을 의미하고, 병원균이 있을 수 있다는 가능성을 제시한다. 미국 EPA(The US Environmental Protection Agency)는 수질 환경을 평가하는데 있어서는 분원성 대장균군보다 대장균이 더 좋은 분변 오염 지표 미생물이라고 제시한 바 있다(US EPA, 1986).The emergence of fecal coliforms in drinking water means contamination in the feces of humans or other warm-blooded animals, suggesting the possibility of pathogens. The US Environmental Protection Agency (EPA) has suggested that E. coli is a better fecal contamination indicator microorganism than the fecal coliform group in assessing water quality (US EPA, 1986).

동물 및 사람의 분변 등으로부터 대장균을 검출하는 방법으로는, 선택배지를 이용하거나 생화학적 실험을 수행하게 된다. 그러나 이러한 방법은 균을 배양해야 하기 때문에 검출하는데 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. As a method for detecting E. coli from feces of animals and humans, selective medium or biochemical experiments are performed. However, this method has a disadvantage in that it takes a long time to detect because the bacteria must be cultured.

또다른 방법으로는 대장균이 생산하는 β-글루쿠론산(β-glucuronic acid) 효소와 반응하여 형광을 일으키는 기질을 이용하여 대장균을 검출할 수 있다. 그러나 이 방법 또한 대장균 O157:H7은 일반 대장균과 달리 β-글루쿠론산(β-glucuronic acid) 활성을 띄지 않아 그 검출에는 한계가 있다.Alternatively, E. coli can be detected using a substrate that reacts with the β-glucuronic acid enzyme produced by E. coli to cause fluorescence. However, this method also has a limit of detection because E. coli O157: H7 does not show β-glucuronic acid activity unlike ordinary E. coli.

이러한 단점을 극복하기 위한 방법으로 중합효소연쇄반응을 이용하여 정확하고 신속하게 대장균을 검출할 수 있다. 구체적으로, 대장균에만 있는 β-glucuronic acid 코딩 유전자(uidA)를 증폭시킬 수 있으며, 병원성 대장균 O157:H7의 경우에는 베로톡신 I 및 II 유전자(slt I 및 II) 또는 출혈성 대장염을 유발하는 장벽부착병원유전자(eaeA)를 증폭시킴으로써 일반대장균과 구별할 수 있다. As a method for overcoming these disadvantages, E. coli can be detected accurately and quickly using polymerase chain reaction. Specifically, β-glucuronic acid coding gene ( uid A) in Escherichia coli can be amplified, and in the case of Escherichia coli O157: H7, verotoxin I and II genes ( slt I and II) or barriers causing hemorrhagic colitis It can be distinguished from E. coli by amplifying the pathogen ( eae A).

병원성 대장균의 경우에는, 증식된 병원성 대장균에 의해 분비되는 장독소가 직접적인 병원성 인자이므로 이들을 검출하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 장독소는 열의 저항성에 따라 이열성독소(LT: heat-labile enterotoxin)와 내열성독 소(ST: heat-stable enterotoxin)로 크게 나눌 수 있다. 이열성독소의 경우에는, 독소에 대한 항혈청을 제조하여 라텍스에 도말하여 응집반응을 수행하는 라텍스 응집 반응법과 ELISA법이 개발되어 사용되어 왔다. 그러나 제조된 항혈청의 역가 및 순도에 따라 위 방법의 민감도 및 특이성이 좌우되며 무엇보다 안전성에 문제가 있다. 또한 내열성독소의 경우에는, 독소 자체의 크기가 작고 면역원성이 없으므로 그 자체로는 항혈청을 이용한 진단 기법의 개발이 어려웠다. In the case of pathogenic Escherichia coli, many attempts have been made to detect them because enterotoxins secreted by multiplying Escherichia coli are direct pathogenic factors. Enterotoxins can be largely divided into heat-labile enterotoxin (LT) and heat-stable enterotoxin (ST) depending on the heat resistance. In the case of dipyrotoxin, latex agglutination and ELISA methods have been developed and used to prepare antiserum for toxin and smear it onto latex to perform agglutination. However, the sensitivity and specificity of the above method depend on the titer and purity of the prepared antiserum, and above all, there are problems in safety. In addition, in the case of heat-resistant toxin, since the toxin itself is small in size and immunogenic, it is difficult to develop a diagnostic technique using antiserum.

최근 들어 이러한 독소들의 발현이 병원성 대장균의 플라스미드 유전자에 의해 이루어짐이 밝혀지면서, 독소를 생성하는 유전자의 확인법이 개발되었다. 각각의 독소에 특이적인 프로브(probe)를 합성하여 유전자를 검출하는 DNA 혼성화법(hybridization)이 있으며, 미국식품의약품청(FDA)에서는 비병원성 및 병원성 유전자를 동시에 검출하는 기법을 개발한 바 있다. 그러나 배양 단계에서의 시간이 하루 이상 걸리기 때문에 조기 검출이 어렵고, DNA의 양이 적을 때에는 민감도 및 선택성에 문제가 있다. Recently, it has been found that the expression of these toxins is made by the plasmid gene of Escherichia coli, and a method of identifying a gene that produces the toxin has been developed. There is a DNA hybridization method that detects genes by synthesizing probes specific to each toxin, and the US Food and Drug Administration (FDA) has developed a technique for simultaneously detecting non-pathogenic and pathogenic genes. However, it takes a day or more in the culturing stage, so early detection is difficult, and when the amount of DNA is small, there is a problem in sensitivity and selectivity.

이에 본 발명자들은, 병원성 대장균 못지 않게, 증균하는 동안 병원성으로 변할지도 모르는 비병원성 대장균의 검출 또한 중요하다는 점을 인식하여, 병원성 및 비병원성 대장균에 공통으로 존재하는 편모 형성에 관여하는 유전자인 hdfR의 존재유무를 확인함으로써 병원성, 비병원성에 관계없이 대장균을 검출할 수 있는 본 발명을 완성하게 되었다. The present inventors, no E. coli as good as, the presence of the enrichment of pathogenic to byeonhalji also detection of the unknown non-pathogenic E. coli also recognizes the importance while, genes involved in flagellum formation present in common to pathogenic and non-pathogenic E. coli hdf R By confirming the presence or absence of the present invention, E. coli can be detected regardless of pathogenicity or non-pathogenicity.

따라서, 본 발명의 목적은 PCR을 이용하여 대장균의 편모형성유전자인 hdfR 의 존재를 확인함으로써 식수에서 병원성 및 비병원성 대장균을 모두 검출할 수 있는 대장균의 검출 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for detecting E. coli, which can detect both pathogenic and non-pathogenic E. coli in drinking water by confirming the presence of hdf R, a flagella forming gene of E. coli, using PCR.

또다른 본 발명의 목적은 증균 배양 단계 없이 현장 시료 중에서 직접 대장균을 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 대장균의 검출 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a method for detecting E. coli, which can detect E. coli directly and quickly in a field sample without increasing the culture step.

또다른 본 발명의 목적은 대장균의 편모형성유전자 hdfR에 대한 PCR용 신규 프라이머를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a novel primer for PCR for the flagella gene hdf R of E. coli.

본 발명에 따른 대장균의 검출 방법은, 중합효소연쇄반응에 의한 대장균 검출에 있어서, 편모형성유전자인 hdfR에 대한 프라이머를 사용하는 것을 특징으로 한다. The method for detecting Escherichia coli according to the present invention is characterized by using a primer for hdf R which is a flagella forming gene in detecting Escherichia coli by a polymerase chain reaction.

또한 본 발명에 따른 대장균의 검출 방법에 사용되는 프라이머는 다음과 같은 염기서열로 구성된 것을 특징으로 한다:In addition, the primer used in the method for detecting E. coli according to the present invention is characterized by consisting of the following nucleotide sequences:

LysR-p1: AATCTAGTTGCTGTGCCAGT (서열번호 1)의 정방향 프라이머와 LysR-p1: with forward primer of AATCTAGTTGCTGTGCCAGT (SEQ ID NO: 1)

LysR-p2: TTGCTGGGATATTTCACTTT (서열번호 2)의 역방향 프라이머로 구성된 것.LysR-p2: consisting of reverse primers of TTGCTGGGATATTTCACTTT (SEQ ID NO: 2).

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

대장균을 신속하고 정확하게 검출하기 위해서는 우선 특이 프라이머를 작성해야 하는데, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 병원성 대장균과 비병원성 대장균의 구별없이 모든 대장균을 검출하고자 하는 취지에서 병원성 대장균과 비병원성 대장균에 모두 존재하는 편모형성 유전자(hdfR)에 대한 특이 프라이머를 제작할 필요가 있다. In order to detect E. coli quickly and accurately, first, a specific primer should be prepared. As described above, in the present invention, a flagella formation present in both pathogenic E. coli and non-pathogenic E. coli is performed to detect all E. coli without distinguishing between E. coli and non-pathogenic E. coli. There is a need to construct specific primers for the gene ( hdf R).

이를 위해, RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA) PCR을 이용하여 대장균에만 공통으로 나타나는 약 200 bp(base pair) 크기 이하인 유전자들의 염기서열을 분석하여 편모형성 유전자(hdfR)에 대한 신규 프라이머를 제작한다. 하기에서 그 구체적인 방법을 설명한다. To this end, RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) PCR is used to analyze the nucleotide sequences of genes of about 200 bp (base pair) size or less common to E. coli to produce novel primers for flagella gene ( hdf R). The specific method will be described below.

[대장균 염색체(genomic DNA)의 분리][Isolation of genomic DNA]

RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA) PCR을 이용하여 대장균에만 공통으로 나타나는 약 200 bp(base pair) 크기 이하인 유전자들의 염기서열을 분석하기 위하여, 본 발명에서는 분변에서 분리한 4 종의 대장균, 국립보건원에서 분양받은 3 종의 분원성 대장균(ATCC 23515, ATCC 23520, ATCC 43888), 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium)(KCTC 2514) 및 살모넬라 콜레라수이스(Salmonella choleraesuis)(KCTC 2932) 등 총 9 종의 균주를 사용하였다. In order to analyze nucleotide sequences of genes of about 200 bp (base pair) size or less common to Escherichia coli, using RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) PCR, the present invention was carried out in four strains of E. coli isolated from feces, and the National Institute of Health. A total of nine strains were received, including three species of Escherichia coli (ATCC 23515, ATCC 23520, ATCC 43888), Salmonella typhimurium (KCTC 2514) and Salmonella choleraesuis (KCTC 2932). Used.

상기 9 종의 균주를 각각 5 ml의 LB 배지에 접종하여 37 ℃에서 180 rpm으로 18 시간 배양하였다. 프로메가 위자드 플러스 gDNA 정제 키트(Promega Wizard Plus gDNA Purification kit)(Promega, Madison, USA)를 이용하여 각각 균주의 염색체(genomic DNA)를 분리하였다.Each of the nine strains was inoculated in 5 ml of LB medium and incubated at 37 ° C. at 180 rpm for 18 hours. Genomic DNA of each strain was isolated using a Promega Wizard Plus gDNA Purification kit (Promega, Madison, USA).

[본 발명의 신규 프라이머의 제작][Production of Novel Primer of the Invention]

하기 기재한 조성 및 조건으로 RAPD PCR을 하기 위하여 유니프라이머 키트(uniprimer kit)(서린바이오, 서울, 대한민국)를 사용하였다. A uniprimer kit (Surin Bio, Seoul, Korea) was used to perform RAPD PCR with the composition and conditions described below.

RAPD PCR을 위한 조성Composition for RAPD PCR

========================================================================================================================= =====================

PCR 시약 PCR reagents 부피volume 최종 농도Final concentration

주형 DNA 1 ㎕ 100 ng1 μl template DNA 100 ng

유니프라이머(R) 1.5 ㎕ 0.5 ㎍/㎕Uniprimer (R) 1.5 μl 0.5 μg / μl

유니프라이머(F) 1.5 ㎕ 0.5 ㎍/㎕Uniprimer (F) 1.5 μl 0.5 μg / μl

Taq DNA 중합효소 10 ×버퍼 w/MgCl2 3 ㎕ 1 ×버퍼Taq DNA polymerase 10 × buffer w / MgCl 2 3 μl 1 × buffer

Taq DNA 중합효소 0.5 ㎕ 5 u/㎕Taq DNA polymerase 0.5 μl 5 u / μl

2.5 mM dNTP 혼합물 0.6 ㎕ 0.05 mM2.5 mM dNTP mixture 0.6 μl 0.05 mM

ddH2O 21.9 ㎕ddH 2 O 21.9 μl

========================================================================================================================= =====================

RAPD PCR을 위한 조건Conditions for RAPD PCR

====================================================================================================== ==

온도(℃) 시간(분)Temperature (℃) Time (minutes)

94 494 4

94 1 ┐94 1 ┐

55 1 │ 35 사이클55 1 │ 35 cycles

72 2 ┘72 2 ┘

72 772 7

4 영구4 permanent

====================================================================================================== ==

유니프라이머 3번에서 약 200 bp 이하 크기의 대장균 공통 밴드를 잘라내어 pGEM-Teasy 벡터에 라이게이션(ligation)하여 DH5α에 형질전환(transformation)시켰다. 겔에서 분리한 DNA를 플라즈미드 pGEM-T Easy 벡터(Promega, Madison, USA)에 삽입하기 위해, 2 ×라이게이션 버퍼(Promega, Madison, USA), T4 DNA 라이게이즈(Promega, Madison, USA) 3 u/㎕, DNA를 넣어 4 ℃에서 16 시간 반응시켰다. 이.콜라이(E. coli) DH5α(competent cell)에 라이게이션 혼합물을 섞고 0 ℃에서 30 분, 42 ℃에서 2 분, 0 ℃에서 2 분 동안 방치한 후, LB(Luria-Bertani) 액체 배지를 넣고 37 ℃에서 1 시간 배양시킨 후, 암피실린(ampicillin) 항생제(Sigma Co., USA) 50 ㎍/ml가 첨가된 LB 평판 배지에 균을 도말하여 37 ℃에서 18 시간 배양하였다. DNA 정제 시스템 키트(DNA Purification System kit)(Promega, Madison, USA)를 이용하여 플라스미드를 분리한 다음, 페놀, 클로로포름을 이용하여 DNA를 정제한 후 M13 프라이머를 이용하여 염기서열 분석을 위한 PCR을 수행하였다. 증폭된 부분의 염기서열을 분석하여 NCBI에서 BLAST search를 했을 때 대장균의 편모형성유전자(hdfR)임을 확인한 후 프라이머를 제작하는 프로그램(Primer 3)을 이용하여 새로운 프라이머를 제작하였다. Primer 3은 Whitehead Institude/MT Center for Genome Research에서 개발한 것으로 뉴클레오티드 서열로부터 PCR용 프라이머를 디자인해주는 프로그램이다. 제작된 본 발명의 신규 프라이머는 하기 표 1과 같다. The E. coli common band of about 200 bp or less was cut from uniprimer 3 and ligated to the pGEM-Teasy vector to transform DH5α. 2 x ligation buffer (Promega, Madison, USA), T4 DNA ligation (Promega, Madison, USA) 3 to insert DNA isolated from the gel into the plasmid pGEM-T Easy vector (Promega, Madison, USA) u / μl and DNA were added and reacted at 4 ° C. for 16 hours. After mixing the ligation mixture in E. coli DH5α (competent cell) and leaving for 30 minutes at 0 ° C., 2 minutes at 42 ° C. and 2 minutes at 0 ° C., LB (Luria-Bertani) liquid medium was After incubation at 37 ° C. for 1 hour, bacteria were spread on LB plate medium to which 50 μg / ml of ampicillin antibiotic (Sigma Co., USA) was added and incubated at 37 ° C. for 18 hours. Plasmids were isolated using DNA Purification System kit (Promega, Madison, USA), followed by purification of DNA using phenol and chloroform, followed by PCR for sequencing using M13 primer. It was. After analyzing the nucleotide sequence of the amplified portion, when the BLAST search in NCBI confirmed that it is a flagella gene ( hdf R) of E. coli, a new primer was produced by using a primer manufacturing program (Primer 3). Primer 3 is a program designed by the Whitehead Institude / MT Center for Genome Research to design primers for PCR from nucleotide sequences. The novel primers of the present invention prepared are shown in Table 1 below.

[표 1] 대장균 검출을 위한 프라이머의 염기서열Table 1 Base sequences of primers for detecting E. coli

프라이머 이름Primer name 방향direction 염기서열 (5'-3')SEQ ID NO: 5'-3 ' 표적Target PCR 산물(bp)PCR product (bp) LysR-p1 LysR-p2LysR-p1 LysR-p2 정방향 역방향Forward reverse AATCTAGTTGCTGTGCCAGT(서열번호 1) TTGCTGGGATATTTCACTTT(서열번호 2)AATCTAGTTGCTGTGCCAGT (SEQ ID NO: 1) TTGCTGGGATATTTCACTTT (SEQ ID NO: 2) hdfR hdf R 181181

[PCR에 의한 유전자의 증폭][Amplification of Gene by PCR]

PCR에서의 변성(denaturation), 결합(annealing), 신장(extension)의 조건을 결정하고자 각기 다른 온도와 시간으로 예비실험을 실시한 후, PCR 일반 원리를 이용하여 상기 대장균 염색체 분리 실험에 사용된 9 종의 균주로부터 분리한 염색체 주형 DNA 5 ~ 10 ㎕에 최종 반응용액 30 ㎕가 되도록 2.5 mM dNTPS, 10 ×버퍼, 5 u/㎕ Taq DNA 중합효소, 20 pmole 프라이머(LysR-p1, LysR-p2), DW를 첨가하고, 94 ℃에서 4 분간 처리하여 주형 DNA를 변성시킨 후, PCR 증폭을 수행하였다. PCR 사이클은 변성 94 ℃/1분, 결합 55 ℃/1분, 그리고 신장 72 ℃/2분의 조건으로 PCR 기기 내에서 30 회 반복하여 증폭을 수행하였으며, 최종 신장은 72 ℃에서 7 분간 실시하였다. 이와 같은 DNA 증폭이 끝난 후, 각 증폭시료 5 ㎕를 2 % 아가로스겔에서 50 V, 1 시간 동안 전기영동을 전개한 후, 자외선 조사 하에서 특정 유전자 증폭여부를 판독 및 사진 촬영하였다 (도 3 및 도 4 참조). 도 2는 상기 일련의 PCR에 의한 증폭과정을 도시하고 있다. After preliminary experiments were carried out at different temperatures and times to determine the conditions of denaturation, annealing and extension in PCR, nine species used in the above E. coli chromosome separation experiments using PCR general principles. 5 mM to 10 µl of chromosomal template DNA isolated from the strain of 2.5 mM dNTPS, 10 × buffer, 5 u / µl Taq DNA polymerase, 20 pmole primer (LysR-p1, LysR-p2), DW was added and treated for 4 minutes at 94 ° C to denature the template DNA, followed by PCR amplification. PCR cycles were amplified 30 times in a PCR apparatus under conditions of denaturation 94 ° C./1 min, binding 55 ° C./1 min, and elongation 72 ° C./2 min, and final elongation was performed at 72 ° C. for 7 minutes. . After the DNA amplification was completed, 5 μl of each amplification sample was subjected to electrophoresis at 50 V for 1 hour on a 2% agarose gel. See FIG. 4). Figure 2 shows the amplification process by the series of PCR.

[실시예 1: 본 발명의 프라이머를 이용한 대장균에 대한 선택성][Example 1: Selectivity to E. coli using the primer of the present invention]

본 발명에서 제작한 신규 프라이머(LysR-p1, LysR-p2)를 사용하여 PCR 기법으로 대장균에 대한 선택성을 확인하기 위한 실험을 실시하였다.Using the novel primers (LysR-p1, LysR-p2) prepared in the present invention was carried out an experiment for confirming the selectivity for E. coli by the PCR technique.

실험에 앞서 먼저 축산폐수와 한강물을 시료로 하여 축산폐수에서 12 종, 한강물에서 20 종의 미생물을 분리하여, 선택배지상에 나타난 형태와 색을 기준으로 선별한 후 24E Easy Plus 균주 동정 키트를 이용하여 다음과 같은 8 종의 미생물을 분리, 확인하였다: 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae), 엔테로박터 클로아카(Enterobacter Cloacae), 파스텐렐라 헤몰리티카(Pastenrella haemolytica), 세라티아 플리뮤티카(Serratia plymuthica), 엔테로박터 아글로메란스(Enterobacter agglomerans), 시트로박터 프레운디(Citrobacter freundii), 클렙시엘라 오자에나(Klebsiella ozaenae), 에스케리키아 콜리(Escherichia coli).Prior to the experiment, 12 species of livestock wastewater and 20 kinds of microorganisms were separated from the livestock wastewater using the livestock wastewater and the Han River as samples, and then selected based on the shape and color shown on the selected medium, and then using the 24E Easy Plus strain identification kit. and was following separation, check the microbiological eight species, such as: keulrep when Ella pneumoniae (Klebsiella pneumoniae), Enterobacter Chloe Aka (Enterobacter cloacae), par Sten Relais H. Morley Utica (Pastenrella haemolytica), Serratia Plymouth Mu Utica ( Serratia plymuthica ), Enterobacter agglomerans , Citrobacter freundii , Klebsiella ozaenae , Escherichia coli .

상기 8 종의 분리한 미생물에 대하여 도 1에 도시한 방법으로 InstaGene Matrix 용액(BioRad, CA, USA)를 이용하여 gDNA를 추출한 다음, PCR 사이클 횟수를 25 회로 하는 것을 제외하고는 도 2에서 기술한 방법대로 PCR을 수행하여 유전자를 증폭시킨 후, 2 % 아가로스 겔에서 전기영동을 전개하였다.The eight isolated microorganisms were extracted from the gDNA using InstaGene Matrix solution (BioRad, CA, USA) by the method shown in FIG. 1, and then described in FIG. PCR was performed according to the method to amplify the genes, followed by electrophoresis on a 2% agarose gel.

그 결과 이.콜라이(E. coli)에서는 편모형성 유전자 hdfR인 181 bp 크기의 증폭산물을 나타내었으나, 그외의 다른 종류의 미생물은 PCR 증폭산물을 나타내지 않아 선택성이 인정되었다.As a result, E. coli showed an amplification product of 181 bp, the flagella forming gene hdf R, but other kinds of microorganisms did not show PCR amplification products, so that the selectivity was recognized.

[실시예 2: 본 발명의 프라이머의 대장균에 대한 민감성]Example 2: Susceptibility to Escherichia coli of the Primer of the Invention

본 발명의 민감도를 조사하기 위하여, 상기 실시예 1에서 도 1의 방법에 따라 분리한 DNA와 본 발명에서 제작한 신규 프라이머(LysR-p1, LysR-p2)로 다음과 같이 두가지로 나누어 민감성 실험을 수행하였다. In order to investigate the sensitivity of the present invention, the DNA isolated according to the method of FIG. 1 in Example 1 and the novel primers (LysR-p1, LysR-p2) prepared in the present invention were divided into two types of sensitivity experiments as follows. Was performed.

주형 DNA의 최소 농도를 확인하기 위한 실험Experiment to determine minimum concentration of template DNA

새로 제작한 프라이머를 이용한 PCR 증폭산물을 전기영동 상에서 육안으로 식별할 수 있는 주형 DNA의 최소 농도를 확인하기 위한 실험을 실시하였다. PCR amplification products using the newly prepared primers were tested to determine the minimum concentration of template DNA that can be visually identified on electrophoresis.

먼저 대장균 주형 DNA를 InstaGene Matrix 용액(BioRad, CA, USA)으로 분리한 후 페놀:클로로포름:이소아밀알콜(25:24:1)로 깨끗하게 정제한 다음, 스펙트로포토미터를 이용하여 UV 260 nm와 280 nm에서 흡광도를 측정하여 DNA 농도를 계산하였다. DNA를 각각 10 배씩 희석하여 1 ㎕씩 분주하여 도 2에 도시한대로 PCR을 수행하고, 전기영동을 행하여 그 결과를 도 3에 나타내었다. 본 발명에 따른 hdfR 프라이머인 LysR-p1와 LysR-p2는 1.91 pg/㎕에서도 PCR 증폭산물을 확인할 수 있으므로, 기존의 알려진 uidA 프라이머보다 100 배 더 민감하게 주형 DNA에 결합한다는 것을 알 수 있다. First, the E. coli template DNA was separated with InstaGene Matrix solution (BioRad, CA, USA), and then purified by phenol: chloroform: isoamyl alcohol (25: 24: 1), and then UV 260 nm and 280 using a spectrophotometer. Absorbance was measured at nm to calculate DNA concentration. Each DNA was diluted 10-fold, 1 μl was dispensed, and PCR was performed as shown in FIG. 2, followed by electrophoresis. The results are shown in FIG. 3. Since the PCR amplification products of LysR-p1 and LysR-p2, which are hdf R primers according to the present invention, can be confirmed at 1.91 pg / μl, it can be seen that they bind to template DNA 100 times more sensitive than the known uid A primers. .

대장균의 생균수를 확인하기 위한 실험Experiment to check the viable count of Escherichia coli

시료에서 대장균 DNA를 분리하여 새로 제작한 프라이머를 이용하여 PCR을 수행하였을 때 전기영동상에서 PCR 증폭산물을 육안으로 식별할 수 있는 대장균의 생균수를 확인하기 위한 실험을 실시하였다. When E. coli DNA was isolated from the sample and PCR was performed using the newly prepared primer, an experiment was performed to confirm the viable cell count of E. coli, which can visually identify the PCR amplification product on electrophoresis.

먼저 대장균 생균수를 측정하기 위해 50 mL LB 액체배지에서 18 시간 증균 배양한 대장균(ATCC 23515)을 1 시간마다 LB 평판배지에 도말하여 생균수를 측정하고, OD 값을 측정하여 생장곡선을 확인한 결과, OD 값은 계속 증가하였으나 4 시간 배양 이후부터 콜로니수는 109 cfu/mL로 변함이 없었다. 50 mL LB 액체배지에서 18 시간 증균 배양한 대장균(ATCC 23515)을 5 mL LB 액체배지에 0.2 % 재접종한 후, 이것을 각각 10 배씩 1 cfu/mL가 되도록 희석하여 도 1에 도시한 방법대로 DNA를 분리하여 도 2에 도시한대로 PCR을 수행하고, 전기영동을 행하여 그 결과를 도 4에 나타내었다. 본 발명에 따른 hdfR 프라이머인 LysR-p1와 LysR-p2는 10 cfu/mL까지 PCR 산물을 확인할 수 있는데 비해, 기존의 알려진 uidA 프라이머는 10,000 cfu/ml에서도 확인할 수 없었다. First, E. coli (ATCC 23515), which was cultured in 50 mL LB liquid medium for 18 hours, was plated on an LB plate medium every hour to measure the viable cell count, and the growth curve was determined by measuring the OD value. , OD values continued to increase but colony count remained unchanged at 10 9 cfu / mL after 4 h of incubation. Escherichia coli (ATCC 23515), incubated in 50 mL LB liquid medium for 18 hours, was re-inoculated with 5% LB liquid medium by 0.2%, and then diluted 10 times each to 1 cfu / mL, and the DNA was diluted according to the method shown in FIG. PCR was carried out as shown in FIG. 2, and electrophoresis was performed. The results are shown in FIG. 4. LysR-p1 and LysR-p2, which are hdf R primers according to the present invention, can identify PCR products up to 10 cfu / mL, whereas existing known uid A primers could not be identified at 10,000 cfu / ml.

본 발명은 대장균만을 선택적으로 탐지할 수 있는 새로운 프라이머를 제작하기 위해 유니프라이머를 이용하여 RAPD PCR을 수행해서 대장균의 편모 형성에 관여하는 hdfR 유전자를 찾아, 이 부분을 타겟으로 하는 새로운 프라이머 LysR-p1 및 LysR-p2을 제작하였다. 본 발명에 따라 신규 제작한 hdfR 프라이머인 LysR-p1와 LysR-p2는 DNA 농도 1.91 pg/㎕까지 검출가능하며, 기존에 알려진 uidA 프라이머보다 주형 DNA 농도를 기준으로 했을 때 최소 100 배 이상 민감하고, 대장균 생균수를 기준으로 했을 때 10 cfu/mL까지 탐지할 수 있다. 이렇게 새로 제작한 프라이머의 뛰어난 민감성으로 인해, 시료에 적은 양의 대장균이 존재해도 탐지할 수 있는 특성이 있으므로 증균 단계를 거치지 않고 바로 확인 가능하며, 검출시간을 하루 이내로 단축시킬 수 있다. The present invention performs a RAPD PCR using a uniprimer to produce a new primer that can selectively detect only E. coli to find the hdf R gene involved in the formation of E. coli flagella, a new primer LysR- p1 and LysR-p2 were produced. The newly prepared hdf R primers LysR-p1 and LysR-p2 according to the present invention can detect DNA concentrations up to 1.91 pg / μl, and are at least 100 times more sensitive than the known uid A primers based on template DNA concentrations. Based on the number of E. coli bacteria, up to 10 cfu / mL can be detected. Due to the excellent sensitivity of the newly prepared primer, even if a small amount of E. coli is detected in the sample, it can be detected immediately without going through the enrichment step, and the detection time can be shortened within a day.

본 발명에 따른 병원성, 비병원성 대장균에 공통으로 존재하는 편모형성유전자 hdfR에 대한 신규 프라이머의 제작으로 인하여 시료에 소량의 대장균이 존재하여도 증균 배양 단계를 거치지 않고 단지 소량의 DNA만을 가지고도 신속하고 정확하게 바로 대장균을 검출할 수 있으며, 이는 기존에 대장균을 검출하기 위해 사용하던 유전자 uidA의 프라이머와 비교하여 선택성과 민감성 모두에서 월등하다. Due to the preparation of a novel primer for the flagella forming gene hdf R which is common to the pathogenic and non-pathogenic Escherichia coli according to the present invention, even if a small amount of E. coli is present in the sample, it is fast and has only a small amount of DNA without undergoing the enrichment culture step. E. coli can be detected accurately, which is superior in both selectivity and sensitivity compared to the primer of the gene uid A, which was previously used to detect E. coli.

<110> Korea Institute of Science and Technology <120> Detection method of E. coli in water samples using PCR <130> K-3100 <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for hdfR gene <400> 1 aatctagttg ctgtgccagt 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for hdfR gene <400> 2 ttgctgggat atttcacttt 20 <110> Korea Institute of Science and Technology <120> Detection method of E. coli in water samples using PCR <130> K-3100 <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for hdfR gene <400> 1 aatctagttg ctgtgccagt 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for hdfR gene <400> 2 ttgctgggat atttcacttt 20

Claims (2)

삭제delete 편모형성유전자인 hdfR에 대한 프라이머를 사용하는 것을 특징으로 하는 중합효소연쇄반응에 의한 대장균 검출 방법에 있어서, 상기 프라이머는 다음과 같은 염기서열로 구성된 것을 특징으로 하는 대장균 검출 방법:In a method for detecting E. coli by a polymerase chain reaction, characterized in that a primer for hdf R, a flagella forming gene, is used, wherein the primer is composed of the following nucleotide sequences: LysR-p1: AATCTAGTTGCTGTGCCAGT (서열번호 1)의 정방향 프라이머와 LysR-p1: with forward primer of AATCTAGTTGCTGTGCCAGT (SEQ ID NO: 1) LysR-p2: TTGCTGGGATATTTCACTTT (서열번호 2)의 역방향 프라이머로 구성된 것.LysR-p2: consisting of reverse primers of TTGCTGGGATATTTCACTTT (SEQ ID NO: 2).
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