KR102562275B1 - 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법 및 이를 적용한 유전자 조작된 미세조류 이용 하폐수 정화 방법 - Google Patents

미세조류의 생화학적 봉쇄 방법 및 이를 적용한 유전자 조작된 미세조류 이용 하폐수 정화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법은 제어 분자의 부재 하에서 미세조류가 사멸되도록 하거나 성장이 저해되도록 하는 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법으로서, 자가-독소를 암호화하는 자가-독소 유전자 및 상기 자가 독소를 중화하는 항-독소를 암호화하는 항-독소 유전자를 포함하며, 상기 항-독소 유전자의 발현이 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 조절되도록 유전자 조작하는 단계를 포함한다.

Description

미세조류의 생화학적 봉쇄 방법 및 이를 적용한 유전자 조작된 미세조류 이용 하폐수 정화 방법{Method for purifying sewage-waste water using genetically engineered microalgae having biocontainment system}
본 발명은 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 유전자 조작 미세조류의 외부 유출로 인한 생태계 교란 및 환경 파괴 가능성에 대한 문제를 해소하여 유전자 조작을 통해 능력이 개선된 미세조류를 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법에 관한 것이다.
기존의 일반적인 하폐수 처리 방법 대신 질소와 인에 대한 높은 제거 효율을 갖는 미세조류를 이용한 방법이 하폐수 처리에 적용 또는 시도되고 있다. 하폐수 처리에 이용되는 미세조류는 광합성을 통해 이산화탄소 등을 이용하여 하폐수 내의 유기물, 질소 및 인 성분을 흡수하여 성장할 수 있기 때문에 환경오염물질을 제거함과 동시에 유용한 바이오매스를 생산할 수 있으며, 단백질 함량이 높아 고단백 가축 사료와 어류의 먹이로 활용할 수 있다. 또한 미세조류로부터 바이오디젤을 추출할 수 있어 생물 연료의 원료로도 활용할 수 있다.
하지만 이러한 장점에도 불구하고 하폐수 오염의 고농도화로 인해 점차 높은 정화 효율이 요구되고 있으며, 환경에 따른 하폐수의 오염 상태의 차이로 인해 해당 환경에 적합한 정화 방식의 적용이 요구되고 있어, 이를 충족할 수 있는 기술의 개발이 필요하였다.
이를 위해 정화 능력이 우수한 미세조류를 발굴하는 시도가 있으나, 새로운 미세조류 발굴에는 너무 많은 인력, 시간 및 비용이 필요하다는 문제, 그리고 원하는 능력 또는 특성에 부합하는 미세조류를 발굴할 확률이 낮다는 문제가 있다.
이에 대한 대안으로서 유전자 조작을 통해 정화 능력이 개선된 미세조류의 개발이 이루어지고 있다. 정화 효율을 극대화 시킬 수 있는 외부 유전자를 도입하고 중금속을 제거하는 효율을 증대하는 방향으로 개발이 지속되어 왔으나, 유전자 합성된 미세조류를 활용한 이후 자연환경에 배출할 경우 생태계 교란 및 환경 파괴에 대한 리스크가 있어, 이를 처리하는 방법에 대한 필요성이 대두되고 있다.
한국등록특허 제10-1409035호 한국등록특허 제10-1388241호
본 발명의 주된 목적은 유전자 조작 미세조류의 외부 유출로 인한 생태계 교란 및 환경 파괴 가능성에 대한 문제를 해소하여 유전자 조작을 통해 능력이 개선된 미세조류를 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 생화학적 봉쇄가 적용된 미세조류를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 미세조류를 적용한 하폐수 정화 방법 및 하폐수 정화용 미생물 제제를 제공하는데 있다.
일 양상에서, 본 발명은 제어 분자의 부재 하에서 미세조류가 사멸되도록 하거나 성장이 저해되도록 하는 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법으로서, 자가-독소를 암호화하는 자가-독소 유전자 및 상기 자가 독소를 중화하는 항-독소를 암호화하는 항-독소 유전자를 포함하며, 상기 항-독소 유전자의 발현이 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 조절되도록 유전자 조작하는 단계를 포함하는 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법을 제공한다.
다른 양상에서, 본 발명은 제어 분자의 부재 하에서 사멸되거나 성장이 저해되도록 유전자 조작된 미세조류로서, 자가-독소를 암호화하는 자가-독소 유전자 및 상기 자가 독소를 중화하는 항-독소를 암호화하는 항-독소 유전자를 포함하며, 상기 항-독소 유전자의 발현이 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 조절되도록 유전자 조작된 미세조류를 제공한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 상기 미세조류를 상기 제어 분자를 생산하는 공생 미생물과 함께 하폐수에 투입하는 단계를 포함하는 하폐수 정화 방법을 제공한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 상기 미세조류를 포함하는 하폐수 정화용 미생물 제제를 제공한다.
본 발명에 따르면 유전자 조작 미세조류의 외부 유출로 인한 생태계 교란 및 환경 파괴 가능성에 대한 문제를 해소하여 유전자 조작을 통해 능력이 개선된 미세조류를 효율적으로 활용할 수 있다. 특히 하폐수 정화 분야에서, 특정 환경에 적합하도록 유전자 조작된 미세조류의 추가적인 개발 및 적용을 통해 환경 맞춤형 하폐수 정화를 실현하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명에서 항-독소 유전자의 발현이 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 조절되는 것을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 미세조류가 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 제어되는 기작을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에서 자가-독소 유전자의 발현이 자극에 의해 시작되도록 하기 위한 것으로서 유전자 카세트를 적용하는 것을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세조류의 유전자 구성과 이의 작동 기작을 예시적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
일 양상에서, 본 발명은 제어 분자의 부재 하에서 미세조류가 사멸되도록 하거나 성장이 저해되도록 하는 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법으로서, 자가-독소를 암호화하는 자가-독소 유전자 및 상기 자가 독소를 중화하는 항-독소를 암호화하는 항-독소 유전자를 포함하며, 상기 항-독소 유전자의 발현이 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 조절되도록 유전자 조작하는 단계를 포함하는 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법에 관한 것이다.
다른 양상에서, 본 발명은 제어 분자의 부재 하에서 사멸되거나 성장이 저해되도록 유전자 조작된 미세조류로서, 자가-독소를 암호화하는 자가-독소 유전자 및 상기 자가 독소를 중화하는 항-독소를 암호화하는 항-독소 유전자를 포함하며, 상기 항-독소 유전자의 발현이 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 조절되도록 유전자 조작된 미세조류에 관한 것이다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 상기 미세조류를 상기 제어 분자를 생산하는 공생 미생물과 함께 하폐수에 투입하는 단계를 포함하는 하폐수 정화 방법에 관한 것이다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 상기 미세조류를 포함하는 하폐수 정화용 미생물 제제에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 미세조류가 외부로 유출될 경우 공생 미생물이 생산하는 물질의 부재가 미세조류의 킬스위치(kill switch)로 작용하여 미세조류가 자가사멸하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에서 미세조류가 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 제어되는 기작을 예시적으로 나타낸 것이다. 여기서 좌측은 공생 미생물이 생산하는 제어 분자인 AHL(N-아실호모세린 락톤, N-acylhomoserine lactone)이 없는 경우 미세조류가 자가-독소인 PezT에 의해 사멸하는 기작을 나타낸 것이고, 우측은 AHL이 있는 경우 미세조류가 PezT에 의해 사멸하지 않고 생존하는 기작을 나타낸 것이다. 이러한 기작에 의해 미세조류가 외부 환경에 유출되더라도 사멸하게 되므로 생화학적 봉쇄가 가능하게 된다.
본 발명에서 미세조류는 하폐수 정화에 활용가능한 미세조류를 기반으로 하는 것일 수 있다. 그 기반이 되는 미세조류의 종류가 특별히 제한되는 것은 아니며 바람직하게는 유전자 조작 방법이 잘 알려진 미세조류를 기반으로 한다.
본 발명에서 공생 미생물은 미세조류, 특히 본 발명의 미세조류와 공생이 가능하며 미세조류, 특히 본 발명의 미세조류가 생산하지 않는 물질을 생산할 수 있는 것으로서 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니며 바람직하게는 인위적으로 유전자 조작되지 않은 자연계에 존재하는 것으로서 하폐수 정화에 활용할 수 있는 미생물 중에서 선택된 것이다.
본 발명에서 자가-독소는 직접적으로 또는 간접적으로 본 발명의 미세조류를 사멸하거나 성장을 저해할 수 있는 것으로서, 예를 들어 폐렴구균(Streptococcus pneumoniae) 유래의 PezT 단백질이 여기에 포함될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 자가-독소 유전자는 자가-독소를 암호화하는 유전자로서, 예를 들어 PezT 단백질을 암호화하는 pezT 유전자가 여기에 포함될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 항-독소는 직접적으로 또는 간접적으로 자가-독소의 독성 작용, 즉 자가-독소에 의한 본 발명 미세조류의 사멸 및/또는 성장 저해 작용을 차단 및/또는 저해할 수 있는 것으로서, 예를 들어 PezT 단백질에 대한 PezA 단백질이 여기에 포함될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 항-독소 유전자는 항-독소를 암호화하는 유전자로서, 예를 들어 PezA 단백질을 암호화하는 pezA 유전자가 여기에 포함될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 공생 미생물이 생산하는 제어 분자는 쿼럼 센싱(quorum sensing, 정족수 감지라고도 함) 관련 신호물질일 수 있다. 예를 들어, 미생물의 밀도가 증가하면 농도가 증가하여 그 농도가 일정 수준 이상이 되면 특정 유전자의 발현을 조절하는 자가유도물질(autoinducer)로 알려진 것일 수 있다. 이 경우, 미세조류를 보다 효과적으로 제어할 수 있다.
본 발명에서 미세조류는 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해, 예를 들어 직접적인 또는 간접적인 결합을 통해, 활성화되는 프로모터를 포함하며, 항-독소 유전자가 이 프로모터에 의해 발현이 조절되도록 유전자 조작될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서와 같이, 항-독소 유전자의 프로모터는 4x(TraA)::m35S 프로모터이고, 공생 미생물이 생산하는 물질은 AHL, 구체적으로는 N-옥타노일-호모세린 락톤(C8-AHL, N-octanoyl-homoserine lactone)일 수 있다. 4x(TraA)::m35S 프로모터는 AHL에 반응하는 유도 프로모터로서, 활성화를 위해 예를 들어 VP16::TraR 복합체를 필요로 하며, VP16(Herpes simplex virus protein vmw65)::TraR(trp RNA-binding attenuation　protein) 복합체는 AHL 분자를 통해 알로스테릭하게 상기 프로모터의 시스-조절 서열(cis-regulatory sequence)에 결합하여 프로모터를 작동시킨다. 이 경우, 즉 항-독소 유전자의 프로모터가 4x(TraA)::m35S 프로모터이고, 공생 미생물이 생산하는 물질이 AHL인 경우, 본 발명의 미세조류는 VP16::TraR 복합체를 생산하도록 유전자 조작될 수 있다.
본 발명에서 미세조류는 VP16::TraR 복합체의 생산을 위해 VP16::TraR 복합체를 암호화하는 VP16::TraR 유전자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 미세조류는 VP16::TraR 복합체의 생산을 위해 VP16::TraR 복합체를 암호화하는 VP16::TraR 유전자를 포함하고 이 유전자의 발현이 항시 발현 프로모터(constitutive promoter), 예를 들어 pHSP70A/Rbs2 프로모터에 의해 조절되도록 유전자 조작될 수 있다.
도 2는 VP16::TraR 복합체와 AHL에 의해 항-독소 유전자인 pezA의 발현이 조절되는 것을 예시적으로 나타낸 것이다. 여기서, TraR 단백질 생성 시 VP16 단백질과 결합하게 되며 VP16::TraR 복합체(전사인자(transcription factor)의 역할을 수행)는 C8-AHL에 의해 활성화되면 TraA라는 인식서열에 결합한다. 여기서 TraA는 최소화 꽃양배추모자이크바이러스 유래 35s 프로모터와 결합된 시스-조절 서열에 붙어있는 구조로 되어 있다. 이렇게 VP16::TraR 및 C8-AHL 복합체의 결합에 의해 프로모터가 활성화되어 단백질 합성이 시작되면 PezA를 생성하게 되고 Tnos(대표적인 유전자 발현 종결 서열, terminator sequence)에서 단백질 합성이 멈추게 된다.
본 발명에서 미세조류는 항시 발현 프로모터를 포함하며, 자가-독소 유전자가 이 프로모터에 의해 발현이 조절되도록 유전자 조작될 수 있다.
본 발명에서 미세조류는 자가-독소 유전자의 발현이 자극에 의해 시작되도록 유전자 조작될 수 있다. 이에 따르면, 자가-독소 유전자의 발현 시작을 조절할 수 있어 본 발명의 보다 용이한 적용이 가능해질 수 있다.
이를 위한 것으로서, 본 발명에서 미세조류는 자가-독소 유전자와 자가-독소 유전자의 프로모터의 사이에 유전자 카세트가 존재하여 존재하는 동안 자가-독소 유전자의 발현을 방해하며, 유전자 카세트는 재조합 효소를 암호화하는 재조합 효소 유전자, 자극에 의해 재조합 효소 유전자의 발현을 조절하는 재조합 효소 유전자 프로모터 및 재조합 효소의 재조합 인식 부위를 포함하며, 자극에 의해 재조합 효소 유전자가 발현되어 재조합 효소가 생성되면 재조합 효소가 재조합 인식 부위를 인식하여 유전자 카세트의 일부 또는 전부가 자가-독소 유전자와 자가-독소 유전자의 프로모터의 사이에서 제거되도록 재조합하여 자가-독소 유전자의 발현이 이루어지도록 유전자 조작될 수 있다. 이에 따르면, 미세조류를 본격적으로 사용하기도 전에 자가-독소 유전자의 발현으로 인해 사멸하는 것을 방지하여 안정적인 단독 배양, 보관 및 조작을 가능하게 할 수 있고, 본격적으로 사용할 때에는 자가-독소 유전자의 발현이 이루어지도록 할 수 있다.
도 3은 이를 예시적으로 나타낸 것이다. 여기서 유전자 카세트는 attB부터 attP까지의 사이 부분에 해당하며, 재조합 효소 유전자인 phiC-31, 재조합 효소 유전자 프로모터인 Inducible promoter 및 재조합 효소의 재조합 인식 부위인 attB 및 attP를 포함한다. 이러한 유전자 카세트가 자가-독소 유전자 프로모터인 CaMV 35S와 자가-독소 유전자인 pezT의 사이에 존재하면 pezT의 발현이 방해받게 되어 PezT를 생산할 수 없는 상태가 되지만, 자극, 예를 들어 빛의 제공으로 phiC-31이 발현되고 이 phiC-31에 의해 유전자 카세트가 잘려지면 CaMV 35S에 의한 pezT의 발현이 이루어지게 되어 PezT가 생산될 수 있다. 이때, 잘려진 유전자 카세트는 세포 내에서 분해될 수 있다.
본 발명에서 유전자 카세트는 마커 단백질을 암호화하는 마커 유전자를 더 포함하며, 마커 유전자의 발현이 자극에 의해 유전자 카세트의 일부 또는 전부가 제거되기 전까지 자가-독소 유전자의 프로모터에 의해 조절되도록 구성된 것일 수 있다. 이에 따르면, 마커 단백질을 통해 자가-독소 유전자의 발현 시작 유무를 용이하게 확인할 수 있다.
도 3에 이에 대한 예시가 나타나 있다. 도 3에서 유전자 카세트에 포함된 마커 단백질인 GUS는 유전자 카세트가 자가-독소 유전자 프로모터인 CaMV 35S와 자가-독소 유전자인 pezT의 사이에 존재하는 동안에는 자가-독소 유전자 프로모터인 CaMV 35S에 의해 발현이 이루어지다가 유전자 카세트가 제거되면 CaMV 35S와의 연결이 해제되므로 발현이 중지될 수 있다.
본 발명의 하폐수 정화 방법은 본 발명의 미세조류와 공생 미생물의 하폐수 투입 후 상기 미세조류와 공생 미생물이 성장하거나 생존할 수 있는 분위기를 유지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 분위기의 유지는 예를 들어 상기 하폐수의 온도를 상기 미세조류와 공생 미생물의 최적 성장 온도가 되도록 유지하는 방법으로 달성할 수 있다.
본 발명의 하폐수 정화용 미생물 제제는 본 발명의 미세조류를 다양한 형태 예를 들어 동결 건조된 형태로 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 미생물 제제는 본 발명의 미세조류와 함께 상기 제어 분자를 생산하는 공생 미생물을 더 포함할 수 있으며, 이 밖에도 미세조류(및 공생 미생물)의 생존을 유지하는데 필요한 첨가제를 포함한 미생물 제제 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제가 추가적으로 포함될 수 있다.
위에서 설명된 원리를 통해, 본 발명에 따르면, 미세조류의 외부 유출로 인한 생태계 교란 및 환경 파괴 가능성에 대한 문제를 해소하여 유전자 조작을 통해 능력이 개선된 미세조류를 효율적으로 활용할 수 있다. 또한 이를 바탕으로, 하폐수 정화 분야에서 효율적인 하폐수 정화를 가능하게 하며, 특정 환경에 적합한 유전자 조작된 미세조류의 추가적인 개발 및 적용을 통해 환경 맞춤형 하폐수 정화를 실현하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 예를 들어, 중금속의 생물학적 격리 및/또는 재처리에 관련된 유전자를 도입한 미세조류를 적용하여 중금속 오염 환경에 맞춤화된 하폐수 정화를 실현하는데 크게 기여할 수 있을 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
[실시예]
1. 미세조류 제작
도 4와 같이 유전자 조작된 미세조류를 제작한다.
구체적으로, VP16::TraR 복합체를 암호화하는 유전자(VP16_TAD 및 TraR)의 발현이 강력한 항시 발현 프로모터인 pHSP70A/Rbs2에 의해 조절되도록 구성된 유전자 컨스트럭트; 항-독소 유전자인 pezA의 발현이 AHL 유도 프로모터인 p4xTraA::m35S에 의해 조절되도록 구성된 유전자 컨스트럭트; 및 양쪽 말단에 재조합 인식 부위인 attB 및 attP가 위치하며 마커 유전자인 mCherry를 포함하고 재조합 효소 유전자인 phiC-31의 발현이 열충격 유도 프로모터(heat shock inducible promoter)인 pCyHSP70A에 의해 조절되도록 구성된 유전자 카세트가 항시 발현 프로모터인 pCaMV35S와 자가-독소 유전자인 pezT의 사이에 존재하여 pezT의 발현을 방해하도록 구성된 유전자 컨스트럭트;를 포함하는 미세조류를 제작한다.
여기서 aadA는 aminoglycoside (3" (9) adenylyltransferase를 암호화하는 유전자로서, 발현 시 항생제인 스트렙토마이신에 대한 저항성을 제공하는데, 본 실시예에서는 pezT의 발현 마커로 작용하도록 pezT에 연결하여 구성한다.
2. 자가-독소 생산 활성화
하폐수에 투입하기 전에 유전자 조작된 미세조류에 열을 가하여 열충격 유도 프로모터인 pCyHSP70A를 활성화한 다음, C8-AHL을 생산하는 공생 미생물과 함께 하폐수에 투입한다.
pCyHSP70A가 활성화되면 phiC-31가 발현되어 재조합 효소가 생성되고, 이 재조합 효소의 작용으로 유전자 카세트가 제거되어 pezT의 발현이 pCaMV35S의 조절 하에 놓이는 형태가 되고, 이에 따라 pezT가 발현되어 자가-독소가 생성된다.
이때 aadA의 발현도 함께 이루어지므로 스트렙토마이신 저항성을 바탕으로 자가-독소 생산 활성화 여부를 확인할 수 있다. 또한, mCherry의 발현에 따른 적색 형광의 유무를 바탕으로도 자가-독소 생산 활성화 여부를 확인할 수 있다.
3. 하폐수 정화
자가-독소 생산 활성화 후 하폐수의 온도를 미세조류와 공생 미생물이 생존할 수 있는 온도로 유지하면 미세조류의 정화 능력에 의해 하폐수의 정화가 이루어진다.
이때 공생 미생물이 생산하는 C8-AHL과 미세조류가 자체적으로 생산하는 VP16::TraR 복합체의 작용에 의해 p4xTraA::m35S가 활성화되고 이에 따라 pezA가 발현되어 항-독소가 생산되므로, 자가-독소가 중화되어 세포의 생존이 유지된다.
만약, 미세조류가 외부로 유출될 경우 주위에 공생 미생물이 존재하지 않거나 적은 수로 존재하는 상태가 되며, 이에 따라 C8-AHL의 공급이 제한되어 항-독소가 생산되지 않게 되어 결국 미세조류가 사멸하게 된다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 제어 분자의 부재 하에서 미세조류가 사멸되도록 하거나 성장이 저해되도록 하는 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법으로서,
    자가-독소를 암호화하는 자가-독소 유전자 및 상기 자가 독소를 중화하는 항-독소를 암호화하는 항-독소 유전자를 포함하며, 상기 항-독소 유전자의 발현이 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 조절되도록 유전자 조작하는 단계
    를 포함하는 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공생 미생물이 생산하는 제어 분자는 쿼럼 센싱(quorum sensing) 신호물질인, 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전자 조작하는 단계는 상기 자가-독소 유전자의 발현이 자극에 의해 시작되도록 추가적으로 유전자 조작하는 단계인, 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유전자 조작하는 단계는 상기 자가-독소 유전자와 상기 자가-독소 유전자의 프로모터의 사이에 유전자 카세트가 존재하여 존재하는 동안 상기 자가-독소 유전자의 발현을 방해하며, 상기 유전자 카세트는 재조합 효소를 암호화하는 재조합 효소 유전자, 상기 자극에 의해 상기 재조합 효소 유전자의 발현을 조절하는 재조합 효소 유전자 프로모터 및 상기 재조합 효소의 재조합 인식 부위를 포함하며, 상기 자극에 의해 상기 재조합 효소 유전자가 발현되어 상기 재조합 효소가 생성되면 상기 재조합 효소가 상기 재조합 인식 부위를 인식하여 상기 유전자 카세트의 일부 또는 전부가 상기 자가-독소 유전자와 상기 자가-독소 유전자의 프로모터의 사이에서 제거되도록 재조합하여 상기 자가-독소 유전자의 발현이 이루어지도록 추가적으로 유전자 조작하는 단계인, 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 유전자 카세트는 마커 단백질을 암호화하는 마커 유전자를 더 포함하며, 상기 마커 유전자의 발현이 상기 자극에 의해 상기 유전자 카세트의 일부 또는 전부가 제거되기 전까지 상기 자가-독소 유전자의 프로모터에 의해 조절되도록 구성된, 미세조류의 생화학적 봉쇄 방법.
  6. 제어 분자의 부재 하에서 사멸되거나 성장이 저해되도록 유전자 조작된 미세조류로서,
    자가-독소를 암호화하는 자가-독소 유전자 및 상기 자가 독소를 중화하는 항-독소를 암호화하는 항-독소 유전자를 포함하며, 상기 항-독소 유전자의 발현이 공생 미생물이 생산하는 제어 분자에 의해 조절되도록 유전자 조작된 미세조류.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공생 미생물이 생산하는 제어 분자는 쿼럼 센싱(quorum sensing) 신호물질이며,
    상기 미세조류는 상기 자가-독소 유전자의 발현이 자극에 의해 시작되도록 추가적으로 유전자 조작된, 미세조류.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 미세조류는 상기 자가-독소 유전자와 상기 자가-독소 유전자의 프로모터의 사이에 유전자 카세트가 존재하여 존재하는 동안 상기 자가-독소 유전자의 발현을 방해하며, 상기 유전자 카세트는 재조합 효소를 암호화하는 재조합 효소 유전자, 상기 자극에 의해 상기 재조합 효소 유전자의 발현을 조절하는 재조합 효소 유전자 프로모터 및 상기 재조합 효소의 재조합 인식 부위를 포함하며, 상기 자극에 의해 상기 재조합 효소 유전자가 발현되어 상기 재조합 효소가 생성되면 상기 재조합 효소가 상기 재조합 인식 부위를 인식하여 상기 유전자 카세트의 일부 또는 전부가 상기 자가-독소 유전자와 상기 자가-독소 유전자의 프로모터의 사이에서 제거되도록 재조합하여 상기 자가-독소 유전자의 발현이 이루어지도록 추가적으로 유전자 조작된, 미세조류.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유전자 카세트는 마커 단백질을 암호화하는 마커 유전자를 더 포함하며, 상기 마커 유전자의 발현이 상기 자극에 의해 상기 유전자 카세트의 일부 또는 전부가 제거되기 전까지 상기 자가-독소 유전자의 프로모터에 의해 조절되도록 구성된, 미세조류.
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