KR101430685B1 - Artificial biosensor for non-degradable harmful aromatic compound detection and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter), 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서가 종래의 미생물 바이오센서에 비해 난분해성 유해 방향족 화합물에 대해 특이성 및 민감도가 매우 뛰어나므로, 난분해성 유해 방향족 화합물 검출 방법에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention I relates to a decomposable harmful aromatics detect artificial biosensor and the manufacturing method thereof for, and more particularly, the footage Pseudomonas (Pseudomonas which comprises a transformant into which an expression vector containing a putida- derived todS gene, a Pseudomonas putida- derived todT gene, a Pseudomonas putida- derived todX gene promoter and a marker gene is introduced into a host cell, The artificial biosensor for detection is superior to the conventional microbial biosensor in the specificity and sensitivity to the harmful aromatic compounds, and thus can be usefully used for the detection of harmful aromatic compounds.

Description

난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서 및 이의 제조방법{Artificial biosensor for non-degradable harmful aromatic compound detection and manufacturing method thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to an artificial biosensor for detecting harmful aromatic compounds and a method for manufacturing the same,

본 발명은 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an artificial biosensor for detecting harmful aromatic compounds and a method of manufacturing the same.

난분해성 방향족 화합물이 자연으로 배출될 경우 먹이사슬이나 다른 경로를 통해 생체로 유입되면 대개 그 구조적 유사성과 높은 반응성으로 세포 내 DNA나 단백질 등과 같은 고분자와 반응하여 발암성이 되거나 환경호르몬으로 작용한다. 그 예로, 자동차 배출가스와 쓰레기 연소 과정에서 배출되는 다이옥신을 들 수 있는 데 이는 암을 유발할 뿐만 아니라 생식 및 면역체계 이상을 초래하는 물질이며, 또한 DDT는 살충제로 생산되어 생식체계에 유해한 환경호르몬으로 작용한다. 자연에 유입되는 난분해성 방향족 화합물은 선진국에서 최우선적으로 제거해야 할 환경 독성물질로 분류된다. 이러한 난분해성 방향족 화합물을 측정하기 위하여 기기 화학적 방법이 활용되고 있으나 막대한 장비로 비용이 높은 점과 복잡한 처리에 의해 시간이 오래 걸리며 누구나 활용이 용이하지 않는 점으로 경제적 기술적 효과가 크게 부각되지 않고 있는 실정이다. 또한 이들 중장비 기기는 현장에서 활용할 수 없는 불편함도 있다. 그러므로 난분해성 방향족 화합물을 보다 신속, 간단, 저비용으로 정확하게 검출하는 기술개발은 스톡홀름 환경협약을 이행해야 하는 국가사회적 측면과 고비용과 현장적용에서 문제점을 해결해야 하는 경제적, 환경기술적 차원에서 중요하다(환경부, 난분해성 방향족 화합물 측정 biosensor 개발, 2004).
When a degradable aromatic compound is released into the body through a food chain or other pathway, it usually reacts with a polymer such as DNA or protein in its structural similarity and high reactivity to act as a carcinogen or an environmental hormone. For example, dioxins emitted from automobile exhaust gas and waste incineration are not only cancer-causing substances but also cause reproductive and immune system abnormalities. DDT is an environmental hormone that is produced as an insecticide and harmful to the reproductive system. . The degradable aromatic compounds introduced into nature are classified as environmental toxic substances which should be removed as priority in developed countries. In order to measure such a degradable aromatic compound, an instrumental chemical method is utilized, but it takes a long time due to a high cost due to an enormous amount of equipment and complicated treatment, and it is not easy for anyone to utilize it. to be. Also, these heavy equipment can not be used in the field. Therefore, it is important to develop technologies to detect degradation aromatic compounds more quickly, simply, and inexpensively, in terms of the national social aspect, which requires implementation of the Stockholm environmental conventions, and the economic and environmental technological aspects of solving problems at high cost and field applications , A biodegradable aromatic compound measurement biosensor development, 2004).

BTEX 화합물은 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Ethylbenzene), 크실렌(Xylene)을 일컫는 것으로 최근 산업활동의 급성장에 따라 상당량의 유해오염물질들이 자연환경으로 유출되고 있는데 이중에서도 VOCs(volatile organic compounds)의 대표적인 유류물질인 BTEX 화합물은 유류저장소에서의 누출 및 사고, 산업체에서의 광범위한 사용으로 인해 오염 정도가 심해지고 있다. 이들에 의한 오염은 지표수원, 지하수원, 처리식수 등 공공 식수계 전반에 걸쳐 광범위하게 발견되고 있으며 대부분의 VOCs는 발암을 유발하는 유독성 유기화학물질로 판명되고 있어 전세계적으로 음용수의 휘발성 유기물질 규제지침 및 법령제정이 강화되고 있는 추세이다. 이러한 BTEX를 측정하기 위하여, 종래에는 기기 화학적 방법으로 크로마토그래피-질량분석법(GC-MS)등이 활용되고 있었으나 이러한 방법은 비용이 많이 들고, 복잡한 처리에 의해 시간이 오래 걸리며, 전문지식이 없는 사람은 활용이 용이하지 않고 또한 중장비 기기를 필요로 해 현장에서 활용할 수 없는 사용상의 한계가 있었다(국내 출원번호 10-2003-0011554).BTEX compounds refer to benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene. Recently, due to the rapid growth of industrial activities, a considerable amount of harmful pollutants have been released into the natural environment. VOCs (volatile BTEX compounds, a representative oil of organic compounds, are becoming more polluted due to leaks and accidents in oil stores and widespread use in industry. Most of the VOCs have been found to be toxic organic chemicals that cause carcinogenesis. Therefore, the pollution caused by volatile organic substances in drinking water Guidelines and legislation have been strengthened. In order to measure such BTEX, conventionally, chromatographic-mass spectrometry (GC-MS) has been utilized by an instrumental chemical method. However, such a method is costly, takes a long time due to complicated processing, Is not easy to use and requires a heavy equipment and there is a limitation in usage that can not be utilized in the field (Korean Application No. 10-2003-0011554).

따라서, 유류 관련 유해 환경오염물질인 BTEX 화합물(벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌)과 폭발물에서 유래하는 톨루엔계 화합물인 2,4,6-trinitrotoluene(TNT), 그리고 2,4-Dinitrotoluene(DNT) 등 난분해성 유해 방향족 화합물을 효율적으로 검출하고 제거하기 위한 기술개발 노력이 지속되고 있다.
Therefore, it is expected that 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) and 2,4-dinitrotoluene (DNT), which are toluene compounds derived from explosives, and BTEX compounds (benzene, toluene, ethylbenzene, Efforts to develop technologies for efficiently detecting and removing harmful aromatic compounds have been continuing.

바이오센서란 특정한 물질에 대한 인식기능을 갖는 생물학적 수용체가 전기 또는 광학적 변환기(transducer)와 결합하여 생물학적 상호작용 및 인식반응을 전기적 또는 광학적 신호로 변환함으로써 분석하고자 하는 물질을 선택적으로 감지할 수 있는 소자로서 다양한 환경 내에 있는 물질들을 저 농도에서 신속하고 정확하게 감지할 수 있는 분석기술이다. 바이오센서는 크게 단백질을 기초로 한 것과 세포를 기초로 한 방법으로 나누어지며, 생물학적 응용성과 선택성, 편리성 그리고 측정 감도 등의 관점에서 세포를 기초로 한 전 세포 바이오센서(whole-cell biosensor)의 연구가 많이 이루어지고 있다. 전 세포 바이오센서는 환경 오염물질로 인한 독성에 특이적으로 반응할 수 있는 프로모터(promoter)와 베타갈락토시다아제(β-galactosidase)나 반딧불 루시퍼라제(firefly luciferase) 등의 리포터 시스템으로 구성된 유전공학적으로 변형된 재조합 세포를 이용하여 강, 호수, 및 상·하수원, 토양 등의 환경오염 측정에 응용될 수 있는 첨단 바이오 모니터링 기술이다. A biosensor is a device capable of selectively sensing a substance to be analyzed by converting a biological receptor having a recognition function for a specific substance into an electric or optical signal by combining with an electric or optical transducer to convert a biological interaction and a recognition reaction into an electric or optical signal Is an analytical technique that can quickly and accurately detect substances in a variety of environments at low concentrations. Biosensors are largely divided into protein-based and cell-based methods. Cell-based whole-cell biosensors are used in terms of biological applications, selectivity, convenience, and measurement sensitivity. A lot of research is being done. The whole-cell biosensor is a genetic engineering system consisting of a reporter system such as beta-galactosidase and firefly luciferase, which can specifically react with toxicities caused by environmental pollutants. Is a state-of-the-art biomonitoring technology that can be applied to the measurement of environmental pollution of rivers, lakes, and sewage and sewage sources and soils using modified recombinant cells.

한편, 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)를 비롯한 일부 미생물들이 난분해성 유해 방향족 화합물과 같은 독성물질에 적응하여 이들을 분해하여 사용하는 능력이 갖고 있음이 보고되어 있다 (Ramos-Gonzalez, Olson et al. 2002). 따라서, 난분해성 유해 방향족 화합물을 감지하는 바이오센서는 대부분 이를 이용하고 있다. 하지만, 난분해성 유해 방향족 화합물을 고감도로 감지하는 바이오센서에 대한 필요성은 여전히 존재한다.
In addition, some microorganisms including Pseudomonas putida have been reported to have the ability to adapt to toxic substances such as harmful aromatic compounds and decompose them (Ramos-Gonzalez, Olson et al. 2002) . Therefore, biosensors that detect harmful aromatic compounds are mostly used. However, there is still a need for a biosensor that senses degradable aromatic compounds in high sensitivity.

이에, 본 발명자들은 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)에서 유래한 TodS 감지 단백질 및 TodT 조절 단백질로 구성되어 있는 TodST 2개-인자 신호전달계를 이용하여 상기 두 가지 단백질을 번역하는 todS 및 todT 유전자를 확보하고, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter), 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터를 제작한 후 이를 숙주세포(대장균)에 도입한 형질전환체를 만들었다. 또한, 이를 포함하는 바이오센서를 제작하여 난분해성 유해 방향족 화합물을 검출한 결과, 특이성 및 민감도가 매우 높은 것을 확인하였다. 그러므로, 상기 바이오센서를 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서로 유용하게 사용할 수 있음을 밝힘으로써, 이에 본 발명을 완성하였다.
Thus, the present inventors obtained todS and todT genes for translating the two proteins using the TodST 2 -phase signal transduction system composed of TodS detection protein and TodT control protein derived from Pseudomonas putida , A promoter of todX gene derived from Pseudomonas putida, and an expression vector containing a marker gene were prepared, and transformants transformed into a host cell (Escherichia coli) were prepared. In addition, a biosensor containing the biodegradable aromatic compound was prepared and the biodegradable harmful aromatic compound was detected. As a result, it was confirmed that the specificity and sensitivity were very high. Therefore, it has been found that the biosensor can be usefully used as an artificial biosensor for detecting harmful aromatic compounds, thus completing the present invention.

Simons, R. W., F. Houman, and N. Kleckner. 1987. Improved single and multicopy lac-based cloning vectors for protein and operon fusions. Gene 53:85-96.Simons, R. W., F. Houman, and N. Kleckner. 1987. Improved single and multicopy lac-based cloning vectors for protein and operon fusions. Gene 53: 85-96. Ramos-Gonzalez, M. I., M. Olson, A. A. Gatenby, G. Mosqueda, M. Manzanera, M. J. Campos, S. Vichez, and J. L. Ramos. 2002. Cross-regulation between a novel two-component signal transduction system for catabolism of toluene in Pseudomonas mendocina and the TodST system from Pseudomonas putida. J Bacteriol 184:7062-7.Ramos-Gonzalez, M. I., M. Olson, A. A. Gatenby, G. Mosqueda, M. Manzanera, M. J. Campos, S. Vichez, and J. L. Ramos. 2002. Cross-regulation between a novel two-component signal transduction system and catabolism of toluene in Pseudomonas mendocina and the Todst system from Pseudomonas putida. J Bacteriol 184: 7062-7. Behzadian, F., H. Barjeste, S. Hosseinkhani, and A. R. Zarei. 2011. Construction and characterization of Escherichia coli whole-cell biosensors for toluene and related compounds. Curr Microbiol 62:690-6.Behzadian, F., H. Barjeste, S. Hosseinkhani, and A. R. Zarei. 2011. Construction and characterization of Escherichia coli whole-cell biosensors for toluene and related compounds. Curr Microbiol 62: 690-6. Dykxhoorn, D. M., R. St Pierre, et al. 1996. Synthesis of the beta and beta' subunits of Escherichia coli RNA polymerase is autogenously regulated in vivo by both transcriptional and translational mechanisms. Mol Microbiol 19(3): 483-493.Dykxhoorn, D. M., R. St Pierre, et al. 1996. Synthesis of the beta and beta subunits of Escherichia coli RNA polymerase is autogenously regulated in vivo by both transcriptional and translational mechanisms. Mol Microbiol 19 (3): 483-493. Peters, J. E., T. E. Thate, et al. 2003. Definition of the Escherichia coli MC4100 genome by use of a DNA array." J Bacteriol 185(6): 2017-2021.Peters, J. E., T. E. Thate, et al. 2003. Definition of the Escherichia coli MC4100 genome by use of a DNA array. "J Bacteriol 185 (6): 2017-2021. Ramos-Gonzalez, M. I., M. Olson, et al. 2002. Cross-regulation between a novel two-component signal transduction system for catabolism of toluene in Pseudomonas mendocina and the TodST system from Pseudomonas putida. J Bacteriol 184(24): 7062-7067.Ramos-Gonzalez, M. I., M. Olson, et al. 2002. Cross-regulation between a novel two-component signal transduction system and catabolism of toluene in Pseudomonas mendocina and the Todst system from Pseudomonas putida. J Bacteriol 184 (24): 7062-7067. Simons, R. W., F. Houman, et al. 1987. Improved single and multicopy lac-based cloning vectors for protein and operon fusions. Gene 53(1): 85-96.Simons, R. W., F. Houman, et al. 1987. Improved single and multicopy lac-based cloning vectors for protein and operon fusions. Gene 53 (1): 85-96.

본 발명의 목적은 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter), 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서, 이의 제조방법 및 바이오센서를 이용한 난분해성 유해 방향족 화합물의 검출 방법을 제공하는 것이다.
The object of the present invention is to provide Pseudomonas sp. which comprises a transformant into which an expression vector containing a putida- derived todS gene, a Pseudomonas putida- derived todT gene, a Pseudomonas putida- derived todX gene promoter and a marker gene is introduced into a host cell, A method for producing the same, and a method for detecting harmful aromatic compounds by using a biosensor.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter) 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an expression vector comprising a todS gene derived from Pseudomonas putida , a todT gene derived from Pseudomonas putida , a promoter of a todX gene derived from Pseudomonas putida and an expression vector comprising a marker gene, The present invention also provides an artificial biosensor for detecting a harmful aromatic compound.

또한, 본 발명은In addition,

1) 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter) 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터를 제조하는 단계; 및1) preparing an expression vector comprising a Pseudomonas putida- derived todS gene, a Pseudomonas putida- derived todT gene, a Pseudomonas putida- derived todX gene promoter and a marker gene; And

2) 단계 1)의 발현 벡터를 숙주세포에 형질전환시켜 형질전환체를 제조하는 단계를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서의 제조방법을 제공한다.2) transforming an expression vector of step 1) into a host cell to produce a transformant. The present invention also provides a method for producing an artificial biosensor for detecting a noxious degradable aromatic compound.

아울러, 본 발명은In addition,

1) 피검시료에 본 발명의 바이오센서를 처리한 후 배양하는 단계;1) culturing the test sample after treating the biosensor of the present invention;

2) 단계 1)의 바이오센서의 표지 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 및2) measuring the expression level of the marker gene of the biosensor of step 1); And

3) 단계 2)의 표지 유전자의 발현 수준이 대조군에 비하여 증가하는 경우, 피검시료 내 난분해성 유해 방향족 화합물이 포함되었음을 판정하는 단계를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물의 감지 방법을 제공한다.
3) a step of judging that a harmful aromatic compound is contained in the test sample when the level of expression of the marker gene of step 2) is increased as compared with that of the control sample.

본 발명의 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter), 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서는 종래 난분해성 유해 방향족 화합물의 검출 방법에 비해 그 특이성 및 민감도가 매우 뛰어나므로, 난분해성 유해 방향족 화합물을 더욱 만감하고 정확하게 감지할 수 있다.
Pseudomonas footage of the present invention is (Pseudomonas which comprises a transformant into which an expression vector containing a putida- derived todS gene, a Pseudomonas putida- derived todT gene, a Pseudomonas putida- derived todX gene promoter and a marker gene is introduced into a host cell, The artificial biosensor for detection is excellent in the specificity and sensitivity compared with the conventional method for detecting harmful aromatic compounds, so that the harmful aromatic compounds can be detected more accurately and more accurately.

도 1은 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) F1 에서 톨루엔(toluene) 등 BTEX계 화합물을 인지하는 데 사용되는 신호전달시스템계의 센서단백질, 조절단백질, 이 시스템에 의해 발현이 조절되는 타겟 유전자의 프로모터(promoter), 그리고 이 프로모터에 의해 조절되는 발현을 쉽게 판독할 수 있는 표지 유전자를 이용하여 난분해성 유해 방향족 화합물을 고감도로 감지할 수 있는 인공바이오센서를 제조하는 방법을 나타낸 도이다.
도 2는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지 바이오센서의 센서 설계를 나타낸 도이다.
도 3은 TodST 시스템 구동 표시회로가 도입된 대장균 균주(대장균(E. coli) MC4100::λΦPtodX-lacZ)의 제작을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에서 제작한 바이오센서를 이용하여 유해 방향족 화합물 감지를 확인한 도이다.
도 5는 pEXT20 벡터를 나타낸 도이다.
도 6은 pRS415 벡터를 나타낸 도이다.
1 is Pseudomonas footage is (Pseudomonas putida ) A sensor protein, a regulatory protein, a promoter of a target gene whose expression is regulated by the system, and a promoter regulated by the promoter, which are used to recognize BTEX compounds such as toluene in F1 A method for producing an artificial biosensor capable of highly sensitive detection of a refractory harmful aromatic compound using a marker gene that can easily read expression.
2 is a diagram showing a sensor design of a degradable aromatic compound sensing biosensor.
3 is a diagram showing the production of an Escherichia coli strain ( E. coli MC4100 :: λΦP todX- lacZ) into which a TodST system driving display circuit is introduced.
FIG. 4 is a graph showing the detection of harmful aromatic compounds using the biosensor manufactured in the present invention.
5 is a diagram showing a pEXT20 vector.
6 shows a vector pRS415.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) F1 에서 톨루엔(toluene) 등 BTEX계 화합물을 인지하는 데 사용되는 신호전달시스템계의 센서단백질, 조절단백질, 이 시스템에 의해 발현이 조절되는 타겟 유전자의 프로모터(promoter), 그리고 이 프로모터에 의해 조절되는 발현을 쉽게 판독할 수 있는 표지 유전자를 이용하여 난분해성 유해 방향족 화합물을 고감도로 감지할 수 있는 바이오센서를 제공한다(그림 1 참조).
Pseudomonas putida ) A sensor protein, a regulatory protein, a promoter of a target gene whose expression is regulated by the system, and a promoter regulated by the promoter, which are used to recognize BTEX compounds such as toluene in F1 The present invention provides a biosensor capable of detecting highly degradable harmful aromatic compounds using a marker gene that can easily read expression (see FIG. 1).

본 발명은 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter) 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서를 제공한다. The present invention relates to Pseudomonas sp. detection of harmful aromatic compounds including a transformant into which an expression vector containing a putida- derived todS gene, a Pseudomonas putida- derived todT gene, a Pseudomonas putida- derived todX gene promoter and a marker gene is introduced into a host cell The present invention provides an artificial biosensor.

상기 todS 유전자는 구체적으로 서열번호 5의 염기서열을 갖는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the todS gene has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, but is not limited thereto.

상기 todT 유전자는 구체적으로 서열번호 6의 염기서열을 갖는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다. Specifically, the todT gene has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6, but is not limited thereto.

상기 todX 유전자의 프로모터는 구체적으로 서열번호 7의 염기서열을 갖는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.The promoter of the todX gene specifically includes the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, but is not limited thereto.

상기 todS 유전자, todT 유전자 및 todX 유전자의 프로모터는 각각 서열번호 5, 서열번호 6 및 서열번호 7의 염기서열에서 동일한 활성을 갖는 한, 하나 또는 몇 개의 염기가 첨가, 결실, 치환되는 염기서열로 구성되는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다. The promoters of the todS gene, the todT gene, and the todX gene are each composed of a base sequence in which one or several bases are added, deleted, or substituted as long as they have the same activity in the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: But is not limited thereto.

상기 todS 유전자, todT 유전자 및 todX 유전자의 프로모터는 각각 서열번호 5, 서열번호 6 및 서열번호 7의 염기서열에 80% 이상의 상동성, 보다 구체적으로 90% 이상의 상동성, 가장 구체적으로 95%, 96%, 97%, 98%, 99% 또는 99.5% 이상의 상동성을 갖는 염기서열로 구성되는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다. The promoters of the todS gene, the todT gene and the todX gene have 80% or more homology, more specifically 90% or more homology, most specifically 95% or 96%, more preferably 90% or more homology to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: , 97%, 98%, 99% or 99.5% or more homology with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO.

상기 표지 유전자는 구체적으로 형광단백질(GFP), 알칼라인 포스파타제(alkaline phosphatase), 반딧불 루시페라제(firefly luciferase), 생물 발광의 미생물(bioluminescent microorganism)(비브리오(Vibrio), 제노르하브두스(Xenorhabdus), 포토르하브두스(Photorhabdus), 및 포토박테리움(Photobacterium) 등) 및 베타갈락토시다아제(β-galactosidase)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이나 이에 한정되는 것은 아니고, 보다 구체적으로는 베타갈락토시다아제(β-galactosidase)이나 이에 한정되는 것은 아니다. The above-mentioned marker gene specifically includes a fluorescent protein (GFP), an alkaline phosphatase, a firefly luciferase, a bioluminescent microorganism (Vibrio, Xenorhabdus, Photorhabdus, and Photobacterium), and beta-galactosidase, but is not limited thereto. More specifically, beta-galactosidase may be selected from the group consisting of beta-galactosidase, But not limited to, beta-galactosidase.

상기 발현 벡터는 구체적으로 pEXT20-TodST이나 이에 한정되는 것은 아니다. The expression vector is specifically pEXT20-TodST, but is not limited thereto.

상기 숙주세포는 구체적으로 원핵 미생물 또는 진핵 미생물인 것이나 이에 한정되는 것은 아니고, 보다 구체적으로 상기 원핵 미생물은 대장균(E. coli), 상기 진핵 미생물은 효모이나 이에 한정되는 것은 아니다.The host cell may be a prokaryotic microorganism or a eukaryotic microorganism but is not limited thereto. More specifically, the prokaryotic microorganism may be E. coli , and the eukaryotic microorganism may be yeast.

상기 난분해성 유해 방향족 화합물은 구체적으로 BTEX 화합물(벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Ethylbenzene), 크실렌(Xylene)) 및 톨루엔계 화합물인 것이나 이에 한정되는 것은 아니고, 보다 구체적으로 BTEX 화합물은 벤젠 및 톨루엔, 톨루엔계 화합물은 2,4,6-트리니트로톨루엔(2,4,6-trinitrotoluene, TNT)이나 이에 한정되는 것은 아니다.
The refractory harmful aromatic compound is not particularly limited as long as it is a BTEX compound (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene) and a toluene compound. More specifically, the BTEX compound Benzene and toluene, and the toluene-based compound is not limited to 2,4,6-trinitrotoluene (TNT).

본 발명자들은 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서의 센서가 포함된 벡터를 제작하기 위하여, 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)의 TodST 2개-인자 신호전달계를 이용하였다. 상기 TodST 2개-인자 신호전달계는 TodS 감지 단백질 및 TodT 조절 단백질로 구성되어 있는데, TodS 감지 단백질은 톨루엔계 화합물을 감지하면 ATP를 이용하여 자가인산화가 일어나고 이 인산기를 일련의 과정을 거쳐 TodT 조절 단백질로 전달해 준다. 이 때 TodT 조절 단백질은 TodS 감지 단백질로부터 인산기를 받으면 활성화되어 타겟 유전자의 프로모터에 부착하여 해당 유전자의 발현을 조절하게 된다(도 2 참조). 본 발명에서는 이 두 단백질을 번역하는 todS와 todT 유전자를 확보하여 유도발현이 가능한 대장균용 발현 벡터인 pEXT20 벡터(도 5 참조)에 클로닝(cloning)하였다. 그 결과, todS 및 todT가 삽입된 pEXT20-TodST 벡터를 확보하였다(도 2 참조).To the inventors have I to produce a vector that contains the sensor of the artificial biosensor for detecting decomposable harmful aromatics, Pseudomonas footage is (Pseudomonas 2 of one TodST putida) - was used as a factor signaling pathway. The TodST 2 -phage signal transduction system consists of a TodS-sensing protein and a TodT-regulating protein. The TodS-sensing protein detects autophosphorylation using ATP when a toluene-based compound is detected. . At this time, the TodT regulatory protein is activated when it receives the phosphate group from the TodS sensing protein and attaches to the promoter of the target gene to regulate the expression of the gene (see FIG. 2). In the present invention, todS and todT genes for translating these two proteins were obtained and cloned into a pEXT20 vector (see Fig. 5), which is an expression vector for Escherichia coli capable of induction expression. As a result, a pEXT20-TodST vector in which todS and todT were inserted was obtained (see Fig. 2).

또한, 본 발명자들은 상기 재조합 균주를 이용하여 시료 내 난분해성 유해 방향족 화합물을 검출하기 위하여, TodST 시스템에 의하여 그 발현이 엄격하게 조절되는 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터 서열을 확보하여 활성분석이 용이한 표지 유전자(베타갈락토시다아제(β-galactosidase)) 앞에 연결하여 표지회로를 제작하고 대장균의 염색체상의 특정부위에 단일카피로 삽입하였다. 그 결과, 안정적인 표지 재조합 균주를 제조하였다(도 3 참조). In order to detect the harmful aromatic compounds in the sample by using the recombinant strain, the present inventors obtained the promoter sequence of the Pseudomonas putida-derived todX gene whose expression is strictly controlled by the TodST system, A labeling circuit was constructed by inserting a marker gene (β-galactosidase) in front of it and inserted in a single copy on a specific site on the chromosome of E. coli. As a result, a stable labeled recombinant strain was prepared (see Fig. 3).

아울러, 본 발명자들은 본 발명의 바이오센서 즉 todST 발현 벡터로 형질전환된 표지 유전자 발현균주[대장균(E. coli) MC4100::λΦPtodX-lacZ / pEXT20-TodST]를 이용하여 난분해성 유해 방향족 화합물의 검출 정도를 확인하기 위하여, 다양한 농도의 유해 방향족 화합물이 포함된 배양 조건에서 표지 유전자의 발현을 측정한 결과, 고감도로 해당 방향족 화합물을 감지할 수 있음을 확인하였다(도 4 참조). 특히, 톨루엔과 벤젠은 농도에 따라 각각 최고 4.5배와 7.6배 표지 유전자 발현 활성이 증가함을 확인할 수 있었고, 또한 TNT의 경우는 그 감지 정도가 더욱 민감하여 낮은 농도인 1 μM 농도에서도 표지 유전자의 발현이 8배 이상 증가함을 확인하였다(도 4 참조). 따라서, BTEX 계열 화합물에 민감하게 반응할 수 있는 이종숙주(대장균 숙주) 바이오 센서로서의 가능성을 볼 수 있었다.In addition, the inventors of the present invention found that a biosensor of the present invention, that is, E. coli MC4100 :: λΦP todX- lacZ / pEXT20-TodST transformed with a todST expression vector, In order to confirm the degree of detection, it was confirmed that the expression of the marker gene was detected under culture conditions containing various harmful aromatic compounds, and that the corresponding aromatic compound could be detected with high sensitivity (see FIG. 4). In particular, TNT and TNF increased the expression levels of up to 4.5-fold and 7.6-fold, respectively, depending on the concentration of toluene and benzene, Expression was increased 8-fold or more (see FIG. 4). Therefore, the possibility of a heterozygous host (Escherichia coli host) biosensor capable of being sensitive to the BTEX family compound was observed.

그러므로, 본 발명의 바이오센서는 다양한 농도의 난분해성 유해 방향족 화합물이 포함된 배양 조건에서 표지 유전자의 발현을 측정한 결과, 고감도로 해당 방향족 화합물을 감지할 수 있음을 확인하였으므로, 난분해성 유해 방향족 화합물에 대해 매우 특이적이고 민감성이 높으므로, 본 발명의 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터, 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 포함하는 바이오센서는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서로서 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the biosensor of the present invention was found to be capable of detecting the corresponding aromatic compound with high sensitivity as a result of measuring the expression of the marker gene in a culture condition containing a harmful aromatic compound having various concentrations of the degradable aromatic compound. Therefore, And therefore, the present Pseudomonas putida ( Pseudomonas < RTI ID = 0.0 > a biosensor comprising a transformant into which an expression vector containing a putida- derived todS gene, a Pseudomonas putida- derived todT gene, a Pseudomonas putida- derived todX gene promoter, and a marker gene is introduced into a host cell is a biodegradable, It can be used as an artificial biosensor for detection.

또한, 본 발명은 In addition,

1) 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter) 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터를 제조하는 단계; 및1) preparing an expression vector comprising a Pseudomonas putida- derived todS gene, a Pseudomonas putida- derived todT gene, a Pseudomonas putida- derived todX gene promoter and a marker gene; And

2) 단계 1)의 발현 벡터를 숙주세포에 형질전환시켜 형질전환체를 제조하는 단계를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서의 제조방법을 제공한다.2) transforming an expression vector of step 1) into a host cell to produce a transformant. The present invention also provides a method for producing an artificial biosensor for detecting a noxious degradable aromatic compound.

또한, 본 발명은 보다 자세하게 하기와 같은 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method of manufacturing an artificial biosensor for detecting harmful aromatic compounds, as described in more detail below.

i) TodS 감지 단백질 및 TodT 조절 단백질을 번역하는 todS 및 todT 유전자를 확보하는 단계;i) securing the todS and todT genes to translate the TodS sense protein and the TodT control protein;

ii) 단계 i)의 확보된 todS 및 todT 유전자를 유도 발현이 가능한 발현 벡터에 클로닝 한 후 이를 숙주세포에 도입하는 단계;ii) cloning the obtained todS and todT genes of step i) into an expression vector capable of inducible expression, and introducing the todS and todT genes into a host cell;

iii) TodST 시스템에 의하여 그 발현이 엄격하게 조절되는 todX 유전자의 프로모터 서열을 확보하는 단계;iii) securing the promoter sequence of the todX gene whose expression is strictly controlled by the TodST system;

iv) 단계 iii)의 확보된 서열을 이용하여 표지 유전자 앞에 연결하여 표지회로를 제작하는 단계; 및iv) constructing a labeling circuit by linking to the marker gene using the obtained sequence of step iii); And

v) 단계 iv)의 표지회로를 재조합 균주 염색체상의 특정부위에 단일카피로 삽입하여 안정적인 표지 재조합 균주를 제조하는 단계를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서의 제조방법을 제공한다. v) inserting a labeling circuit of step iv) into a specific site on a recombinant strain chromosome in a single copy to prepare a stable labeled recombinant strain. The method for producing a biodegradable artificial biosensor for detecting a harmful aromatic compound is also provided.

상기 방법에 있어서, 단계 1)의 todS 유전자는 구체적으로 서열번호 5의 염기서열을 갖는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.In this method, the todS gene of step 1) specifically includes, but is not limited to, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5.

상기 방법에 있어서, 단계 1)의 todT 유전자는 구체적으로 서열번호 6의 염기서열을 갖는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다. In this method, the todT gene of step 1) specifically includes, but is not limited to, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6.

상기 방법에 있어서, 단계 1)의 todX 유전자의 프로모터는 구체적으로 서열번호 7의 염기서열을 갖는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.In this method, the promoter of the todX gene of step 1) specifically includes, but is not limited to, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7.

상기 todS 유전자, todT 유전자 및 todX 유전자의 프로모터는 각각 서열번호 5, 서열번호 6 및 서열번호 7의 염기서열에서 동일한 활성을 갖는 한, 하나 또는 몇 개의 염기가 첨가, 결실, 치환되는 염기서열로 구성되는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다. The promoters of the todS gene, the todT gene, and the todX gene are each composed of a base sequence in which one or several bases are added, deleted, or substituted as long as they have the same activity in the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: But is not limited thereto.

상기 todS 유전자, todT 유전자 및 todX 유전자의 프로모터는 각각 서열번호 5, 서열번호 6 및 서열번호 7의 염기서열에 80% 이상의 상동성, 보다 구체적으로 90% 이상의 상동성, 가장 구체적으로 95%, 96%, 97%, 98%, 99% 또는 99.5% 이상의 상동성을 갖는 염기서열로 구성되는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다. The promoters of the todS gene, the todT gene and the todX gene have 80% or more homology, more specifically 90% or more homology, most specifically 95% or 96%, more preferably 90% or more homology to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: , 97%, 98%, 99% or 99.5% or more homology with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO.

상기 방법에 있어서, 단계 1)의 표지 유전자는 구체적으로 형광단백질(GFP), 알칼라인 포스파타제(alkaline phosphatase), 반딧불 루시페라제(firefly luciferase), 생물 발광의 미생물(bioluminescent microorganism)(비브리오(Vibrio), 제노르하브두스(Xenorhabdus), 포토르하브두스(Photorhabdus), 및 포토박테리움(Photobacterium) 등) 및 베타갈락토시다아제(β-galactosidase)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이나 이에 한정되는 것은 아니고, 보다 구체적으로는 베타갈락토시다아제(β-galactosidase)이나 이에 한정되는 것은 아니다. In this method, the marker gene of step 1) specifically includes a fluorescent protein (GFP), an alkaline phosphatase, a firefly luciferase, a bioluminescent microorganism (Vibrio, But are not limited to, those selected from the group consisting of Xenorhabdus, Photorhabdus, and Photobacterium, and beta-galactosidase. More specifically, it is not limited to beta-galactosidase.

상기 방법에 있어서, 단계 1)의 발현 벡터는 구체적으로 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터, 및 표지 유전자를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니고, 보다 구체적으로 pEXT20-TodST이나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the above method, the expression vector is specifically in step 1) footage Pseudomonas (Pseudomonas a todS gene derived from Pseudomonas putida , a todX gene derived from Pseudomonas putida , and a marker gene, but is not limited thereto, and more specifically, pEXT20-TodST, but is not limited thereto.

상기 방법에 있어서, 단계 2)의 숙주세포는 구체적으로 원핵 미생물 또는 진핵 미생물인 것이나 이에 한정되는 것은 아니고, 보다 구체적으로 상기 원핵 미생물은 대장균(E. coli), 상기 진핵 미생물은 효모이나 이에 한정되는 것은 아니다.In the above method, the host cell of step 2) is not particularly limited to a prokaryotic microorganism or a eukaryotic microorganism. More specifically, the prokaryotic microorganism may be E. coli , the eukaryotic microorganism may be yeast, It is not.

상기 방법에 있어서, 난분해성 유해 방향족 화합물은 구체적으로 BTEX 화합물(벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Ethylbenzene), 크실렌(Xylene)) 또는 톨루엔계 화합물인 것이나 이에 한정되는 것은 아니고, 보다 구체적으로 BTEX 화합물은 벤젠 및 톨루엔, 톨루엔계 화합물은 2,4,6-트리니트로톨루엔(2,4,6-trinitrotoluene, TNT)이나 이에 한정되는 것은 아니다.In the above method, the refractory harmful aromatic compound is specifically a BTEX compound (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene) or a toluene compound, but is not limited thereto. Specifically, the BTEX compound is not limited to benzene and toluene, and the toluene compound may be 2,4,6-trinitrotoluene (TNT).

본 발명의 바이오센서는 다양한 농도의 난분해성 유해 방향족 화합물이 포함된 배양 조건에서 표지 유전자의 발현을 측정한 결과, 고감도로 해당 방향족 화합물을 감지할 수 있음을 확인하였으므로, 난분해성 유해 방향족 화합물에 대해 매우 특이적이고 민감성이 높으므로, 본 발명의 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터, 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 포함하는 바이오센서는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서의 제조방법으로서 유용하게 사용될 수 있다.
The biosensor of the present invention was found to be capable of detecting the corresponding aromatic compound with high sensitivity as a result of measuring the expression of the marker gene in a culture condition containing a harmful aromatic compound having various concentrations of a refractory harmful aromatic compound. very specific and sensitive, since the higher, the footage of the present invention Pseudomonas (Pseudomonas a biosensor comprising a transformant into which an expression vector containing a putida- derived todS gene, a Pseudomonas putida- derived todT gene, a Pseudomonas putida- derived todX gene promoter, and a marker gene is introduced into a host cell is a biodegradable, And can be usefully used as a manufacturing method of an artificial biosensor for detection.

아울러, 본 발명은 In addition,

1) 피검시료에 본 발명의 바이오센서를 처리한 후 배양하는 단계;1) culturing the test sample after treating the biosensor of the present invention;

2) 단계 1)의 바이오센서의 표지 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 및2) measuring the expression level of the marker gene of the biosensor of step 1); And

3) 단계 2)의 표지 유전자의 발현 수준이 대조군에 비하여 증가하는 경우, 피검시료 내 난분해성 유해 방향족 화합물이 포함되었음을 판정하는 단계를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물의 검출 방법을 제공한다. 3) a step of judging that a harmful aromatic compound is contained in the test sample when the expression level of the marker gene of step 2) is increased as compared with that of the control sample.

상기 방법에 있어서, 단계 1)의 피검시료는 구체적으로 환경에서 유래한 물질이나 이에 한정되는 것은 아니다. In the above method, the test sample in step 1) is specifically a substance derived from the environment, but is not limited thereto.

상기 방법에 있어서, 단계 2)의 표지 유전자는 구체적으로 형광단백질(GFP), 알칼라인 포스파타제(alkaline phosphatase), 반딧불 루시페라제(firefly luciferase), 생물 발광의 미생물(bioluminescent microorganism)(비브리오(Vibrio), 제노르하브두스(Xenorhabdus), 포토르하브두스(Photorhabdus), 및 포토박테리움(Photobacterium) 등) 및 베타갈락토시다아제(β-galactosidase)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이나 이에 한정되는 것은 아니고, 보다 구체적으로는 베타갈락토시다아제(β-galactosidase)이나 이에 한정되는 것은 아니다. In this method, the marker gene of step 2) specifically includes a fluorescent protein (GFP), an alkaline phosphatase, a firefly luciferase, a bioluminescent microorganism (Vibrio, But are not limited to, those selected from the group consisting of Xenorhabdus, Photorhabdus, and Photobacterium, and beta-galactosidase. More specifically, it is not limited to beta-galactosidase.

상기 방법에 있어서, 단계 2)의 발현 수준은 구체적으로 광전자증배기(photomultipliers), 전하결합장치(charge coupled devices), 발광측정기(luminometers), 광측정기(photometers), 광섬유케이블 및 액체섬광 카운터(liquid scintillation counter)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나로 측정하는 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.In this method, the level of expression in step 2) is specifically determined by photomultipliers, charge coupled devices, luminometers, photometers, fiber optic cables and liquid scintillation counter scintillation counter), but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 바이오센서는 다양한 농도의 난분해성 유해 방향족 화합물이 포함된 배양 조건에서 표지 유전자의 발현을 측정한 결과, 고감도로 해당 방향족 화합물을 감지할 수 있음을 확인하였으므로, 난분해성 유해 방향족 화합물에 대해 매우 특이적이고 높은 민감성으로 검출 가능하므로, 본 발명의 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터, 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 포함하는 바이오센서는 난분해성 유해 방향족 화합물의 검출 방법에 유용하게 사용될 수 있다.
The biosensor of the present invention was found to be capable of detecting the corresponding aromatic compound with high sensitivity as a result of measuring the expression of the marker gene in a culture condition containing a harmful aromatic compound having various concentrations of a refractory harmful aromatic compound. The expression vector containing the Pseudomonas putida- derived todS gene of the present invention, the Pseudomonas putida- derived todT gene, the Pseudomonas putida- derived todX gene promoter, and the marker gene can be detected by the host A biosensor containing a transformant introduced into a cell can be usefully used in a method for detecting a harmful aromatic compound.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<< 실시예Example 1> 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서의 센서가 포함된 벡터 제작 1> Manufacture of a vector with sensor of artificial biosensor for detection of harmful aromatic compounds

방향족 화합물 센서가 포함된 벡터를 제작하기 위하여 pEXT20 벡터(도 5)를 사용하였다. TodS 감지 단백질과 TodT 조절 단백질 유전자를 상기 벡터에 클로닝(cloning)하기 위하여, 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) F1 유전체(genomic) DNA를 주형으로 사용하고, 서열번호 1, 2 번 프라이머와 Ex-Taq 효소(Takara, Japan)를 이용하여 3. 57 kb의 DNA 단편을 PCR 증폭하였다(PCR 조건: 95℃ 30 초, 55℃ 30 초, 72℃ 3 분 30 초, 30 순환(cycle)). PCR 산물을 BamHIHind Ⅲ로 제한효소를 처리하여 정제한 후 동일한 제한효소로 절단하여 준비한 pEXT20 벡터와 T4 연결효소(ligase)(Elpis, Korea)를 이용하여 연결(ligation)하였다. 연결(ligation)한 시료를 대장균 DH5α에 형질전환하여 일련의 선별과정을 통하여 todS 및 todT가 삽입된 pEXT20-TodST 벡터를 확보하였다. 이 때 클로닝한 TodS 단백질이 이종숙주인 대장균에서 효율적으로 발현될 수 있도록 클로닝을 위한 PCR용 프라이머(primer) 1번 서열에 대장균용 최적 리보좀(ribosome) 부착서열 AGGAGA를 포함시켰다.A pEXT20 vector (Figure 5) was used to construct a vector containing an aromatic sensor. To clone the TodS detection protein and TodT regulatory protein gene into the vector, Pseudomonas putida (&lt; RTI ID = 0.0 &gt;Pseudomonas putidaA DNA fragment of 3.77 kb was amplified by PCR using a F1 genomic DNA as a template and a primer No. 2 and an Ex-Taq enzyme (Takara, Japan) (PCR conditions: 95 ° C 30 seconds, 55 占 폚 for 30 seconds, 72 占 폚 for 3 minutes and 30 seconds, 30 cycles). PCR productsBamHI AndHind Ⅲ, and ligated using pEXT20 vector and T4 ligase (Elpis, Korea) prepared by digesting with the same restriction enzymes. The ligation sample was transformed into E. coli DH5α and a pEXT20-TodST vector with todS and todT inserted was obtained through a series of screening procedures. In order to efficiently express the cloned TodS protein in Escherichia coli Escherichia coli, an optimal ribosome-attached sequence AGGAGA for E. coli was included in the first PCR primer sequence for cloning.

그 결과, 도 2에서 보는 바와 같이 제작된 pEXT20-TodST 벡터를 확인하였다(도 2).
As a result, pEXT20-TodST vector was constructed as shown in FIG. 2 (FIG. 2).

Figure 112011090969302-pat00001
Figure 112011090969302-pat00001

<< 실시예Example 2>  2> todXtodX 프로모터( Promoter promoterpromoter )가 삽입되고 표지 유전자가 포함된 벡터 제작) Was inserted and a vector containing the marker gene was produced

TodST에 의한 방향족 화합물 감지를 가시화하기 위한 표지단백질 발현체 구축을 위하여 자체 프로모터가 결여된 베타갈락토시다아제(β-galactosidase)(lacZ) 유전자를 포함하고 있는 pRS415 벡터(도 6)를 사용하였다. 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) F1 유전체 DNA를 주형으로 사용하고 서열번호 3, 4 번 프라이머(primer) 및 Ex-Taq 효소(Takara, Japan)를 이용하여 TodST 시스템에 의해 발현이 활성화되는 todX 유전자의 프로모터 서열을 포함하고 있는 0. 37 kb 의 DNA 단편을 PCR 증폭하였다(PCR 조건: 95℃ 30 초, 55℃ 30 초, 72℃ 30 초, 30 순환(cycle)). PCR 산물을 EcoR I 제한효소를 처리하여 정제하고 같은 제한효소 처리 후 자기 연결(self ligation)을 막기 위하여 CIAP(Takara, Japan)를 처리하고 정제한 벡터 pRS415 및 T4 연결효소(Elpis, Korea)를 이용하여 연결(ligation)하였다. 연결(ligation)한 시료를 대장균 DH5α에 형질전환하여 일련의 선별과정을 통하여 pRS415-ΦPtodX-lacZ 벡터를 확보하였다.
A pRS415 vector (Fig. 6) containing a beta-galactosidase (lacZ) gene lacking its own promoter was used for construction of a marker protein expression construct to visualize aromatics detection by TodST. Pseudomonas putida F1 genomic DNA as a template and a promoter sequence of the todX gene whose expression is activated by the TodST system using SEQ ID NO: 3, primer No. 4 and Ex-Taq enzyme (Takara, Japan) A DNA fragment of 0.37 kb was PCR amplified (PCR conditions: 95 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 30 seconds, 30 cycles). The PCR products were purified by treating EcoR I restriction enzyme and treated with the purified pRS415 and T4 ligase (Elpis, Korea) treated with CIAP (Takara, Japan) to prevent self ligation after the same restriction enzyme treatment And then ligated. The ligated sample was transformed into E. coli DH5α and sequenced to obtain pRS415-ΦP todX- lacZ vector.

<< 실시예Example 3> 표지 유전자  3> Marker gene 발현체가Expression body 염색체( chromosome( chromosomechromosome )에 도입된 대장균() Introduced into Escherichia coli E. E. colicoli ) MC4100::λΦ) MC4100 ::? PP todXtodX -- lacZlacZ 균주의 제작  Production of strain

<3-1> 표지 유전자 &Lt; 3-1 > 발현체Expression body 포함 재조합  Recombination 람다Lambda 파아지Phage (( phagephage ) λΦ)? PP todXtodX -- lacZlacZ of 제작making

상기 <실시예 2>에서 제작한 pRS415-ΦPtodX-lacZ벡터를 대장균 MC4100에 도입한 형질전환체를 LB 배지(Luria-Bertani medium)에서 배양한 배양액 4 ㎖에서 세포를 원심분리로 회수한 후 10 mM MgSO4 2 ㎖에 재부유(re-suspension)시켰다. 이 세포현탁액 100 ㎕에 람다 파아지(phage) λRS45 10 ㎕를 섞어준 후 37℃에서 20분 정치하고, 다시 여기에 40 내지 50℃의 R-TOP 우무(agar)(리터(liter): 트립톤(tryptone) 10 g, 효모 추출물(yeast extract) 1 g, NaCl 8 g, 우무(agar) 8 g, 2 ㎖ 1 M CaCl2, 2.5 ㎖ 50% 글루코오스(glucose), 2 ㎖ 1 M MgSO4, 5 ㎖ 2 % X-갤(gal)) 5㎖을 넣어 혼합한 후 LB(Luria-Bertani) 우무 플레이트(plate) 위에 분주하였다. 이 플레이트를 37℃에서 밤새 배양하였다. 상기 과정 중 형질전환 균주에 람다 파아지를 접종함으로써 재조합 벡터 pRS415-ΦPtodX-lacZ와 람다 파아지 DNA 사이에 상동 재조합(homologous recombination)에 의해 벡터에 있는 ΦPtodx-lacZ 표지 유전자 발현체가 람다 파아지 DNA로 이식된 재조합 파아지 λΦPtodx-lacZ가 형성되면 청색 플라그(blue plaque)가 형성되게 된다. 청색 플라그를 분리하여 증폭한 후 하기 기술한 실험에 사용하였다.
Cells were recovered by centrifugation in 4 ml of the culture obtained by culturing the transformant obtained by introducing the pRS415-ΦP todX- lacZ vector prepared in Example 2 into E. coli MC4100 in LB medium (Luria-Bertani medium) mM MgSO 4 And re-suspended in 2 ml. 10 μl of lambda phage λRS45 was added to 100 μl of the cell suspension, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 20 minutes, and then re-agar (L): tryptone tryptone) 10 g, yeast extract (yeast extract) 1 g, NaCl 8 g, agar (agar) 8 g, 2 ㎖ 1 M CaCl 2, 2.5 50% glucose (glucose), 2 ㎖ 1 M MgSO 4, 5 ㎖ 2% X-gall (gal)) was added thereto, and the mixture was dispensed onto LB (Luria-Bertani) worm plates. The plates were incubated overnight at 37 ° C. During the above procedure, the ΦP todx- lacZ marker gene expression vector in the vector was transplanted into lambda phage DNA by homologous recombination between the recombinant vector pRS415-ΦP todX- lacZ and lambda phage DNA by inoculating the transformant strain with lambda phage When a recombinant phage λΦP todx- lacZ is formed, a blue plaque is formed. Blue plaques were isolated and amplified and used in the experiments described below.

<3-2> 표지 유전자 &Lt; 3-2 > 발현체가Expression body 염색체에 삽입된 대장균  Escherichia coli inserted into the chromosome MC4100MC4100 ::λΦ:: λΦ PP todXtodX -- lacZlacZ 균주의 제조Production of strain

상기 실시예 <3-1>에서 제작한 표지 유전자 발현체 포함 재조합 람다 파아지 λΦPtodx-lacZ를 대장균(E. coli) MC4100 균주의 람다 삽입부위에 단일카피로 삽입하고자 하기와 같은 실험을 수행하였다. 즉 우선 4개 정도 청색 플라그를 100 ㎕의 대장균 MC4100 10 mM MgSO4 현탁액에 잘 섞어 주고 37℃에서 20분 정치한 후 여기에 3 ㎖의 LB + 10 mM MgSO4를 첨가하였다. 이를 37℃에서 60분간 100 rpm 으로 흔들어 주다가 30℃에서 4시간 정치배양 하였다. 이때 세포 용해(cell lysis) 현상이 보이면 클로로포름(chloroform) 100 ㎕를 넣고 강하게 보텍싱(vortexing)하고 13000 rpm 으로 원심분리(centrifuge) 하여 그 상층액 만을 회수하여 표지 유전자 발현체 포함 재조합 람다 파아지 시료로 사용하였다. 표지 유전자 발현체가 염색체에 삽입된 대장균 MC4100::λΦPtodx-lacZ 균주를 제작하기 위하여 100 ㎕의 대장균 MC4100 10 mM MgSO4에 상기 재조합 파아지 시료 100 ㎕를 섞어준 후 37℃에서 20분 정치배양 하였다. 상기 과정 중에 대장균 숙주에 감염된 재조합 파아지의 DNA는 숙주의 염색체 상의 람다 파아지 삽입 부위에 삽입한다. 감염되지 않고 남은 파아지를 제거하기 위해서 1 ㎖의 LB 액체배지(broth)를 첨가한 후 원심분리하여 세포만을 회수하기 위하여 2번 세척하였다. 마지막에 1 ㎖의 LB 액체배지(broth)를 넣어 세포를 현탁한 후 37℃에서 30분간 인큐베이션(incubation) 하였다. 이 배양액을 LB를 이용하여 106까지 단계적으로 희석하고 LB + X-갤(gal) 플레이트에 도말하여 배양한 후 청색 콜로니을 선별하였다. 선별된 청색 콜로니 10개를 LB에 배양하여 발현되는 베타갈락토시다아제의 양을 측정 및 비교하여 표지 유전자 발현체가 염색체에 단일 카피로 삽입된 대장균 MC4100::λΦPtodx-lacZ 균주를 확보하였다. In order to insert the recombinant lambda phage λΦP todx -lacZ prepared in the above Example <3-1> into a single copy at the lambda insertion site of E. coli MC4100 strain, the following experiment was conducted. First, about 4 blue plaques were added to 100 μl of E. coli MC4100 10 mM MgSO 4 The suspension was mixed well and allowed to stand at 37 ° C for 20 minutes, after which 3 ml of LB + 10 mM MgSO 4 was added. The mixture was shaken at 37 DEG C for 60 minutes at 100 rpm and then incubated at 30 DEG C for 4 hours. If cell lysis is observed, 100 μl of chloroform is added, vortexed strongly, centrifuged at 13000 rpm, and only the supernatant is recovered to prepare a recombinant lambda phage sample containing the marker gene expression product Respectively. 100 μl of the E. coli MC4100 10 mM MgSO 4 was mixed with 100 μl of the recombinant phage sample and incubated at 37 ° C for 20 minutes for the preparation of the E. coli MC4100 :: λΦ P todx -lacZ strain in which the marker gene expression vector was inserted into the chromosome. The DNA of the recombinant phage infected with the E. coli host is inserted into the lambda phage insertion site on the chromosome of the host during the above procedure. To remove the uninfected remaining phage, 1 ml of LB liquid broth was added, followed by centrifugation and washing twice to recover only the cells. Finally, 1 ml of LB liquid broth was added to suspend the cells, followed by incubation at 37 占 폚 for 30 minutes. This culture was diluted stepwise to 10 6 with LB, plated on LB + X-gal (gal) plates and cultured and blue colonies were selected. Ten selected blue colonies were cultured in LB and the amount of beta-galactosidase expressed was measured and compared to obtain an E. coli MC4100 :: λΦ P todx-lacZ strain in which the marker gene was inserted into the chromosome in a single copy.

그 결과, 도 3에서 보는 바와 같이 제작된 대장균 균주를 확인하였다(도 3).
As a result, the produced E. coli strain was confirmed as shown in FIG. 3 (FIG. 3).

Figure 112011090969302-pat00002
Figure 112011090969302-pat00002

<< 실시예Example 4> 표지 유전자  4> Marker gene 발현체를The expression construct 포함한 균주에  On strains containing 센서단백질Sensor protein 발현 벡터를 도입한 바이오센서의 제조 Production of a biosensor into which an expression vector is introduced

상기 실시예 <3-2>에서 확보한 대장균 MC4100::λΦPtodx-lacZ 균주에 방향족 화합물 센서 단백질 발현 벡터인 pEXT20-TodST 벡터를 형질전환하여 방향족 화합물 감지 바이오 센서를 제조하였다. 이 바이오센서의 성능을 조사하기 위하여 해당 형질전환체를 LB 액체배지(broth)에 항생제 엠피실린(ampicillin) 100 ㎍/㎖을 포함한 배지에서 밤새 전 배양 하였다. 전 배양한 형질전환체를 동일 배지에 TodS 및 TodT 발현을 유도하기 위한 0.1 mM IPTG를 포함하고 있는 배지를 1% 농도로 재접종 하였다. 이때 각 방향족 화합물의 영향을 평가하기 위하여 하기와 같은 방법으로 배지에 첨가하였다. 톨루엔(Toluene)(Sigma, U.S.A)은 0, 5, 50 및 200 μM 농도로 벤젠(Benzene)(Sigma, U.S.A)은 0, 5, 50 μM 농도로 배양 개시 시점부터 첨가하여 9시간 동안 배양하였다. TNT(2,4,6-trinitrotoluene)는 형질전환체를 OD600 1.0 까지 배양한 후 세포를 원심분리하여 회수 한 후 동일 배지에 현탁하고 여기에 TNT(Accustandard. U.S.A)를 0, 0.1 및 1 μM 농도로 첨가하여 5시간 동안 배양하였다(Behzadian, F and H. Barjeste et al. 2011). 모든 시료는 50 ㎖ 코니컬 튜브(conical tube)에 포함된 10 ㎖ 배지에 접종하여 37℃에서 200 rpm으로 흔들며 배양하였다.
The E. coli MC4100 :: λΦP todx- lacZ obtained in Example <3-2> The pEXT20-TodST vector, an aromatic sensor protein expression vector, was transformed into a strain to produce an aromatic compound sensing biosensor. In order to investigate the performance of the biosensor, the transformant was pre-incubated overnight in a medium containing 100 μg / ml of an antibiotic ampicillin in an LB liquid broth. The pre-cultured transformants were re-inoculated in the same medium with the medium containing 0.1 mM IPTG to induce TodS and TodT expression at a concentration of 1%. At this time, in order to evaluate the influence of each aromatic compound, it was added to the medium in the following manner. Benzene (Sigma, USA) was added at concentrations of 0, 5, 50 and 200 μM in toluene (Toluene) (Sigma, USA) at 0, 5 and 50 μM from the start of culture and incubated for 9 hours. TNT (2,4,6-trinitrotoluene) was prepared by culturing the transformant to OD 600 1.0, centrifuging the cells, suspending them in the same medium, adding TNT (Accustandard, USA) (Behzadian, F. and Barjeste et al., 2011). All samples were inoculated into 10 ml of medium contained in a 50 ml conical tube and incubated at 37 [deg.] C with shaking at 200 rpm.

<< 실시예Example 5> 표지 유전자(베타갈락토시다아제(β- 5> tagged gene (beta-galactosidase (&bgr; galactosidase가alat 시드세제 )) 분석 )) analysis

베타갈락토시다아제(β-galactosidase) 분석은 Z 완충용액(buffer)(0.1 M 인산 나트륨 완충용액(Sodium phosphate buffer), pH 7.0, 1 mM MgSO4, 10 mM KCl, 50 mM 메르캅토에탄올(Mercaptoethanol))을 사용하였고, 기질로 ONPG(Sigma, U.S.A) 를 사용하였다. 먼저 Z 완충용액 1 ㎖에 클로로포름(chloroform) 및 0.1% SDS를 각각 30 ㎕씩 넣어준 후, 배양액 50 ㎕을 첨가하여 10초간 보텍싱(vortexing)하고 37℃에서 10 분간 정치한다. ONPG 용액(4 ㎎/㎖) 200 ㎕를 넣어 반응을 시작하고 37℃에서 노란색이 나타내면 1 M Na2CO3을 500 ㎕을 넣어 반응을 종료하고, 소요된 반응시간을 기록하였다. 분광 광도계(Spectrophotometer)를 이용하여 흡광도(OD420nm, OD550nm, OD600nm)를 측정하여 계산한 ONP생성량을 바탕으로 효소활성을 나타내었다(Miller unit). The β-galactosidase assay was performed using a Z buffer (0.1 M sodium phosphate buffer, pH 7.0, 1 mM MgSO 4 , 10 mM KCl, 50 mM mercaptoethanol ) And ONPG (Sigma, USA) was used as a substrate. First, add 30 μl of chloroform and 0.1% SDS to 1 ml of Z buffer, add 50 μl of the culture, vortex for 10 seconds, and incubate at 37 ° C for 10 minutes. 200 μl of ONPG solution (4 mg / ml) was added to initiate the reaction. When yellow color appeared at 37 ° C, 500 μl of 1 M Na 2 CO 3 was added to terminate the reaction. The enzyme activity was shown based on the amount of ONP produced by measuring the absorbance (OD 420 nm , OD 550 nm , OD 600 nm ) using a spectrophotometer (Miller unit).

그 결과, 도 4에서 보는 바와 같이 todST 발현 벡터로 형질전환된 표지 유전자 발현균주[대장균(E. coli) MC4100::λΦPtodX-lacZ / pEXT20-TodST]를 이용하여 다양한 농도의 유해 방향족 화합물이 포함된 배양 조건에서 리포터의 발현을 측정하였을 때 톨루엔 및 벤젠은 농도에 따라 각각 최고 4.5배와 7.6배 표지 유전자 발현활성이 증대됨을 확인할 수 있었고, 또한 TNT의 경우는 그 감지 정도가 더욱 민감하여 낮은 농도인 1 μM 농도에서도 표지 유전자의 발현이 8배 이상 증가함을 확인하였다(도 4).
As a result, as shown in FIG. 4, various concentrations of harmful aromatic compounds were contained using a marker gene expression strain [ E. coli MC4100 :: λΦP todX- lacZ / pEXT20-TodST] transformed with a todST expression vector The expression level of reporter in the cultured condition was up to 4.5 times and 7.6 times higher than that of toluene and benzene, respectively. In addition, the sensitivity of TNT was higher than that of TNT The expression of the marker gene was increased 8-fold or more even at a concentration of 1 [mu] M (Fig. 4).

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자, 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터, 및 표지 유전자를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 포함하는 바이오센서는 환경에 대한 난분해성 유해 방향족 화합물 바이오센서 및 세포 기반 바이오센서로서 매우 유용하게 사용될 수 있다. As described above, when an expression vector comprising the todS gene derived from Pseudomonas putida , the todT gene derived from Pseudomonas putida , the promoter of the todX gene derived from Pseudomonas putida , and the labeled gene of the present invention is introduced into the host cell A biosensor including a transformant can be very useful as a biodegradable harmful aromatic compound biosensor and a cell-based biosensor for the environment.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Artificial biosensor for non-degradable harmful aromatic compound detection and manufacturing method thereof <130> 11p-10-70 <160> 7 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TodST-F <400> 1 aaaggatcca ggagacatat gagctccttg gata 34 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TodST-R <400> 2 tataagcttc tattccaggc tatcctt 27 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todX promoter-F <400> 3 cgcgaattcc cgggatcaac gcattgagc 29 <210> 4 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todX promoter-R <400> 4 cccgaattct ctccttccac atcttattt 29 <210> 5 <211> 2937 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todS <400> 5 atgagctcct tggatagaaa aaagcctcaa aatagatcga aaaataatta ttataatatc 60 tgcctcaagg agaaaggatc tgaagagctg acgtgtgaag aacatgcacg catcatattt 120 gatgggctct acgagtttgt gggccttctt gatgctcatg gaaatgtgct tgaagtgaac 180 caggtcgcat tggagggggg cgggattact ctggaagaaa tacgagggaa gccattctgg 240 aaggcgcgtt ggtggcaaat ttcaaaaaaa accgaggcga cccaaaagcg acttgttgaa 300 actgcatcat ccggtgaatt tgttcgctgt gatgttgaga ttcttggaaa atcaggtgga 360 agagaggtaa tagccgtcga tttttcattg ctgccaattt gcaatgaaga agggagcatt 420 gtttaccttc ttgcggaagg gcgcaatatt accgataaga agaaagccga ggccatgctg 480 gcgttgaaga accaggaatt ggagcagtcg gttgagtgta tccgaaaact cgataatgcg 540 aagagtgatt tctttgccaa ggtgagccat gagttgcgca ctccgctgtc tttgattcta 600 gggccactgg aagccgttat ggcggcagag gctgggcgtg aatcgccgta ttggaagcag 660 tttgaggtca ttcagcgtaa tgcaatgacc ctgttgaaac aggttaacac gctgcttgac 720 ttggcgaaaa tggacgcccg gcagatgggg ctttcctatc ggcgagccaa tcttagtcag 780 ctcacccgta ctattagctc gaattttgaa ggaatagccc agcaaaaatc aataacgttc 840 gatacaaaac tgcctgtaca gatggtcgct gaggtggatt gtgagaaata cgaacgcatt 900 atccttaact tgctttccaa tgcgtttaaa ttcacccctg acggggggct tatccgttgc 960 tgtcttagtt tgagtcgacc aaattatgcc ttggttactg tatctgatag cgggccgggt 1020 attcctcctg cactgcgtaa agaaatattt gaacgtttcc accagctaag ccaggaaggt 1080 caacaagcta cgcggggtac aggcttgggg ctttccattg tgaaagaatt cgttgaattg 1140 caccgtggaa caatttctgt aagtgatgcc ccgggcgggg gggcgctttt tcaggtaaag 1200 ctgccgctga atgctcctga aggtgcttat gttgcgagta acaccgcgcc gcgaagagat 1260 aatcctcagg tcgtggatac ggatgagtac cttttgctgg cgcccaatgc ggaaaatgaa 1320 gccgaggtgc ttccatttca atccgaccag cctcgggtgc taatcgttga agataaccct 1380 gatatgcgtg gttttataaa ggactgtctc agtagcgact atcaagttta tgttgcaccc 1440 gacggtgcaa aggcattgga gttgatgtca aacatgccgc cagacctgtt gattacagac 1500 ctgataatgc ctgttatgag cggcgatatg ctggttcacc aagtgcgtaa gaaaaatgaa 1560 ctttcacata tcccgatcat ggtgctgtcg gccaagtcag acgcagaact gcgtgtgaaa 1620 ttgctctccg agtcggtgca ggactttctt cttaagccat tttctgctca tgagctacga 1680 gcgcgtgtaa gcaatctggt atccatgaag gtggcaggcg atgcgttgcg taaggagctt 1740 tccgatcagg gggatgatat tgcgatactt actcaccgtc tgatcaaaag tcgccatcgt 1800 cttcagcaga gtaacatcgc attatccgcc tcggaagcgc gttggaaagc agtgtatgaa 1860 aactctgcgg ccggtattgt actgaccgac ccggaaaacc gaatactcaa cgccaatcct 1920 gcatttcaac gcattaccgg atatggggaa aaggatttgg agggactttc catggagcaa 1980 ttgactccat ctgacgaaag cccacagata aagcagcgtc tggccaattt gcttcagggt 2040 gggggagcgg aatacagtgt ggagcgctcc tatctatgca aaaatggttc tacgatttgg 2100 gccaatgcga gtgtctcgct gatgcctcaa cgtgtcggtg aatctccagt tatactgcag 2160 atcatcgatg acatcactga gaagaaacaa gcacaggaaa atcttaacca attgcagcaa 2220 caacttgtgt acgtttcccg atcagctacg atgggtgaat ttgcagccta tattgcacac 2280 gagataaacc aaccgctctc ggcgatcatg accaatgcca atgctggcac acgttggtta 2340 ggtaatgagc catctaacat cccagaggct aaagaggcac tggctcgcat tatccgagat 2400 tccgaccgcg ctgcagaaat tatccgtatg gtacgctcct tcctgaagcg tcaagaaacg 2460 gtgctgaaac cgattgatct aaaagcactg gtaactgata caagcctgat acttaaggcc 2520 cctagtcaga ataacagtgt caatttggat gttgttgcgg atgatgaact ccctgagata 2580 tggggggatg gtgtacagat ccagcagttg ataataaatc tggctatgaa cgctattgaa 2640 gcgatcagcc aagccgactg tgaaaccagg cagctaaccc tgtcattctc aggcaatgat 2700 acaggtgatg cgcttgttat ctcagtgaaa gatacaggtc caggtatttc agagaggcag 2760 atggcgcagt tgttcaacgc attctacacc acaaaaaaag aagggcttgg tatgggattg 2820 gcaatctgtc ttacaatcac ggaagtgcat aacggtaaaa tatgggttga gtgcccgccc 2880 gctgggggtg cttgtttcct ggtaagtatc cctgccagac agggctccgg cacatga 2937 <210> 6 <211> 621 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todT <400> 6 atgagtgatc gggcatctgt tatctatatc ctcgatgacg acaatgcagt actggaagca 60 ctgagcagct tggtgcgttc aatcggcctg agtgtcgagt gtttttcatc cgctagcgta 120 ttcctgaacg atgtcaatcg ctctgcctgt ggctgtctaa ttttggatgt ccgtatgccc 180 gagatgagcg ggttggatgt gcaacgacaa ctgaaagagc ttggcgagca aatccccatt 240 atttttatca gcggccacgg tgatattccg atggcagtca aagcgatcaa ggcgggtgcg 300 gtagacttct tcactaaacc ttttcgagaa gaggagctgc ttggcgctat tcgcgccgcg 360 ctgaagttgg cgccccagca gagatcaaac gctccccgag tcagcgagct taaagagaat 420 tacgaaagcc tcagcaaacg cgagcaacag gtgcttaagt tcgtcttgcg aggatatcta 480 aacaagcaga cggctctaga gcttgatata tcggaagcaa cagtgaaagt gcaccgccat 540 aatatcatga ggaaaatgaa agtatcttca atccaggatc tggttcgagt aactgagcgg 600 ctcaaggata gcctggaata g 621 <210> 7 <211> 366 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todX promoter <400> 7 ccgggatcaa cgcattgagc gccaccagca tgttcaggtc tgaggttttc atcgacatca 60 ggttatcaac ctgctcgtgg acctgaggga aactgccgtg gcggcgacgg ggcttgcgcg 120 taagcccccg ctatacgacc agcctgttcg aaagccgcaa agtgcttagg tttgggtgca 180 tatccatcag aagcggcata aaccatcgtt tatcacagtt aaactttggt tttctaagtt 240 gcgatagcca tataaaccca taagccaaaa aacaatattt cccagggcgt gattgtaata 300 ctgtgcgtgc tctaaggcgg tgtttgccta cttcacttta taaaaaaaat aagatgtgga 360 aggaga 366 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Artificial biosensor for non-degradable harmful aromatic compound          detection and manufacturing method thereof <130> 11p-10-70 <160> 7 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TodST-F <400> 1 aaaggatcca ggagacatat gagctccttg gata 34 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TodST-R <400> 2 tataagcttc tattccaggc tatcctt 27 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todX promoter-F <400> 3 cgcgaattcc cgggatcaac gcattgagc 29 <210> 4 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todX promoter-R <400> 4 cccgaattct ctccttccac atcttattt 29 <210> 5 <211> 2937 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todS <400> 5 atgagctcct tggatagaaa aaagcctcaa aatagatcga aaaataatta ttataatatc 60 tgcctcaagg agaaaggatc tgaagagctg acgtgtgaag aacatgcacg catcatattt 120 gatgggctct acgagtttgt gggccttctt gatgctcatg gaaatgtgct tgaagtgaac 180 caggtcgcat tggagggggg cgggattact ctggaagaaa tacgagggaa gccattctgg 240 aaggcgcgtt ggtggcaaat ttcaaaaaaa accgaggcga cccaaaagcg acttgttgaa 300 actgcatcat ccggtgaatt tgttcgctgt gatgttgaga ttcttggaaa atcaggtgga 360 agagaggtaa tagccgtcga tttttcattg ctgccaattt gcaatgaaga agggagcatt 420 gtttaccttc ttgcggaagg gcgcaatatt accgataaga agaaagccga ggccatgctg 480 gcgttgaaga accaggaatt ggagcagtcg gttgagtgta tccgaaaact cgataatgcg 540 aagagtgatt tctttgccaa ggtgagccat gagttgcgca ctccgctgtc tttgattcta 600 gggccactgg aagccgttat ggcggcagag gctgggcgtg aatcgccgta ttggaagcag 660 tttgaggtca ttcagcgtaa tgcaatgacc ctgttgaaac aggttaacac gctgcttgac 720 ttggcgaaaa tggacgcccg gcagatgggg ctttcctatc ggcgagccaa tcttagtcag 780 ctcacccgta ctattagctc gaattttgaa ggaatagccc agcaaaaatc aataacgttc 840 gatacaaaac tgcctgtaca gatggtcgct gaggtggatt gtgagaaata cgaacgcatt 900 atccttaact tgctttccaa tgcgtttaaa ttcacccctg acggggggct tatccgttgc 960 tgtcttagtt tgagtcgacc aaattatgcc ttggttactg tatctgatag cgggccgggt 1020 attcctcctg cactgcgtaa agaaatattt gaacgtttcc accagctaag ccaggaaggt 1080 caacaagcta cgcggggtac aggcttgggg ctttccattg tgaaagaatt cgttgaattg 1140 caccgtggaa caatttctgt aagtgatgcc ccgggcgggg gggcgctttt tcaggtaaag 1200 ctgccgctga atgctcctga aggtgcttat gttgcgagta acaccgcgcc gcgaagagat 1260 aatcctcagg tcgtggatac ggatgagtac cttttgctgg cgcccaatgc ggaaaatgaa 1320 gccgaggtgc ttccatttca atccgaccag cctcgggtgc taatcgttga 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attgcagcaa 2220 caacttgtgt acgtttcccg atcagctacg atgggtgaat ttgcagccta tattgcacac 2280 gagataaacc aaccgctctc ggcgatcatg accaatgcca atgctggcac acgttggtta 2340 ggtaatgagc catctaacat cccagaggct aaagaggcac tggctcgcat tatccgagat 2400 tccgaccgcg ctgcagaaat tatccgtatg gtacgctcct tcctgaagcg tcaagaaacg 2460 gtgctgaaac cgattgatct aaaagcactg gtaactgata caagcctgat acttaaggcc 2520 cctagtcaga ataacagtgt caatttggat gttgttgcgg atgatgaact ccctgagata 2580 tggggggatg gtgtacagat ccagcagttg ataataaatc tggctatgaa cgctattgaa 2640 gcgatcagcc aagccgactg tgaaaccagg cagctaaccc tgtcattctc aggcaatgat 2700 acaggtgatg cgcttgttat ctcagtgaaa gatacaggtc caggtatttc agagaggcag 2760 atggcgcagt tgttcaacgc attctacacc acaaaaaaag aagggcttgg tatgggattg 2820 gcaatctgtc ttacaatcac ggaagtgcat aacggtaaaa tatgggttga gtgcccgccc 2880 gctgggggtg cttgtttcct ggtaagtatc cctgccagac agggctccgg cacatga 2937 <210> 6 <211> 621 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todT <400> 6 atgagtgatc gggcatctgt tatctatatc ctcgatgacg acaatgcagt actggaagca 60 ctgagcagct tggtgcgttc aatcggcctg agtgtcgagt gtttttcatc cgctagcgta 120 ttcctgaacg atgtcaatcg ctctgcctgt ggctgtctaa ttttggatgt ccgtatgccc 180 gagatgagcg ggttggatgt gcaacgacaa ctgaaagagc ttggcgagca aatccccatt 240 atttttatca gcggccacgg tgatattccg atggcagtca aagcgatcaa ggcgggtgcg 300 gtagacttct tcactaaacc ttttcgagaa gaggagctgc ttggcgctat tcgcgccgcg 360 ctgaagttgg cgccccagca gagatcaaac gctccccgag tcagcgagct taaagagaat 420 tacgaaagcc tcagcaaacg cgagcaacag gtgcttaagt tcgtcttgcg aggatatcta 480 aacaagcaga cggctctaga gcttgatata tcggaagcaa cagtgaaagt gcaccgccat 540 aatatcatga ggaaaatgaa agtatcttca atccaggatc tggttcgagt aactgagcgg 600 ctcaaggata gcctggaata g 621 <210> 7 <211> 366 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> todX promoter <400> 7 ccgggatcaa cgcattgagc gccaccagca tgttcaggtc tgaggttttc atcgacatca 60 ggttatcaac ctgctcgtgg acctgaggga aactgccgtg gcggcgacgg ggcttgcgcg 120 taagcccccg ctatacgacc agcctgttcg aaagccgcaa agtgcttagg tttgggtgca 180 tatccatcag aagcggcata aaccatcgtt tatcacagtt aaactttggt tttctaagtt 240 gcgatagcca tataaaccca taagccaaaa aacaatattt cccagggcgt gattgtaata 300 ctgtgcgtgc tctaaggcgg tgtttgccta cttcacttta taaaaaaaat aagatgtgga 360 aggaga 366

Claims (15)

서열번호 5의 염기서열로 구성된 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자,
서열번호 6의 염기서열로 구성된 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자,
서열번호 7의 염기서열로 구성된 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter) 및
표지 유전자;를 포함하는 발현 벡터가 숙주세포대장균(E. coli)에 도입된 형질전환체를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서.
A todS gene derived from Pseudomonas putida consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5,
A todT gene derived from Pseudomonas putida consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6,
A promoter of the Pseudomonas putida-derived todX gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, and
An artificial biosensor for detecting a degradable harmful aromatic compound, wherein the expression vector containing the marker gene is introduced into E. coli host cell.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 표지 유전자는 형광단백질(GFP), 알칼라인 포스파타제(alkaline phosphatase), 반딧불 루시페라제(firefly luciferase) 및 베타갈락토시다아제(β-galactosidase)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서.
The method according to claim 1, wherein the marker gene is selected from the group consisting of a fluorescent protein (GFP), an alkaline phosphatase, a firefly luciferase, and a beta -galactosidase Wherein the biodegradable polymer is a biodegradable biodegradable polymer.
제 1항에 있어서, 상기 발현 벡터는 pEXT20-TodST인 것을 특징으로 하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서.
The artificial biosensor according to claim 1, wherein the expression vector is pEXT20-TodST.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 난분해성 유해 방향족 화합물은 BTEX 화합물(벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Ethylbenzene), 크실렌(Xylene)) 또는 톨루엔계 화합물인 것을 특징으로 하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서.
The harmful aromatic compound according to claim 1, wherein the refractory harmful aromatic compound is a BTEX compound (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene) or a toluene- Artificial biosensors for detection of compounds.
제 10항에 있어서, 톨루엔계 화합물은 2,4,6-트리니트로톨루엔(2,4,6-trinitrotoluene, TNT)인 것을 특징으로 하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서.
The artificial biosensor according to claim 10, wherein the toluene-based compound is 2,4,6-trinitrotoluene (TNT).
1) 서열번호 5의 염기서열로 구성된 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 유래 todS 유전자,
서열번호 6의 염기서열로 구성된 슈도모나스 푸티다 유래 todT 유전자,
서열번호 7의 염기서열로 구성된 슈도모나스 푸티다 유래 todX 유전자의 프로모터(promoter) 및
표지 유전자;를 포함하는 발현 벡터를 제조하는 단계; 및
2) 단계 1)의 발현 벡터를 숙주세포대장균에 형질전환시켜 형질전환체를 제조하는 단계를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서의 제조방법.
1) a todS gene derived from Pseudomonas putida consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5,
A todT gene derived from Pseudomonas putida consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6,
A promoter of the Pseudomonas putida-derived todX gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, and
Preparing an expression vector comprising the marker gene; And
2) transforming an expression vector of step 1) into a host cell Escherichia coli to produce a transformant.
제 12항에 있어서, 단계 1)의 발현 벡터는 pEXT20-TodST인 것을 특징으로 하는 난분해성 유해 방향족 화합물 감지용 인공바이오센서의 제조방법.
13. The method of claim 12, wherein the expression vector of step 1) is pEXT20-TodST.
삭제delete 1) 피검시료에 제 1항의 바이오센서를 처리한 후 배양하는 단계;
2) 단계 1)의 바이오센서의 표지 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 및
3) 단계 2)의 표지 유전자의 발현 수준이 대조군에 비하여 증가하는 경우, 피검시료 내 난분해성 유해 방향족 화합물이 포함되었음을 판정하는 단계를 포함하는 난분해성 유해 방향족 화합물의 검출 방법.
1) treating the test sample with the biosensor of claim 1 before culturing;
2) measuring the expression level of the marker gene of the biosensor of step 1); And
3) A method for detecting a refractory harmful aromatic compound, comprising the step of judging that a harmful aromatic compound is contained in the test sample when the level of expression of the marker gene of step 2) is increased as compared with the control.
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