KR20180059382A - Composition for enhancing the sensitivity of a bioreactor strain that detects oxidative damage substances - Google Patents

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제임스 미첼 로버트
소 마베코우 산드린
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Abstract

The present invention relates to a composition for enhancing the sensitivity of a bio-reporter strain for detecting oxidative damage substances, which includes polyethyleneimine (PEI), and to a method for enhancing the sensitivity of a bio-reporter strain using the composition, and specifically, to a composition for enhancing reactivity and the sensitivity of the bio-reporter strain into which a gene capable of detecting the oxidative damage substances including the PEI is introduced, and to a method for enhancing the reactivity and the sensitivity of a bacterial bio-reporter using the composition.

Description

산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주의 민감성 증진용 조성물{Composition for enhancing the sensitivity of a bioreactor strain that detects oxidative damage substances}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a composition for enhancing the sensitivity of a bioreactor strain that detects oxidative damage substances,

본 발명은 폴리에틸렌이민 (PEI)을 포함하는, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주의 민감성 증진용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain that detects oxidative damage substances, including polyethyleneimine (PEI), and a method for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain using the composition.

세균 바이오리포터는 특정 화학물질이나 자극에 반응하여 측정 가능한 신호를 발생시키는 능력이 있으며 활용하기가 편하며 가격 역시 저렴해 사용에 편리한 것으로 알려져 있어서, 폐수 처리 및 환경 독성 평가를 포함하는 광범위한 영역에서 활용되어 왔다.Bacterial bio-reporters are known to be convenient to use because they have the ability to generate measurable signals in response to specific chemicals or stimuli and are easy to use and low in cost, so they can be used in a wide range of areas including wastewater treatment and environmental toxicity assessment Has come.

종래에 바이오리포터를 사용하여 세포 내부의 스트레스를 감지하는 기술에 대해서는 알려져 있지만, 종래 기술을 이용하여 바이올로젠의 농도를 측정하는 경우 바이올로젠의 산화적 스트레스로 기인한 독성에 의해서 바이오센서로 사용되었던 생물체가 사멸하면서 바이오센서 자체의 민감도가 하락하는 문제점이 있었다.Conventionally, there has been known a technique for detecting the stress in a cell using a bio-reporter. However, when the concentration of virologen is measured using a conventional technique, the biosensor has been used as a biosensor due to toxicity due to oxidative stress of the biosensor The sensitivity of the biosensor itself deteriorates due to the death of the organism.

상기와 같은 문제점을 해결하여 바이오리포터의 기능을 최적화하기 위하여 조력제를 사용하는 기술이 개발되고 있으며, 실제로 혈청보체를 이용하여 바이오리포터의 민감도를 증가시키는 기술이 개발되고 있지만, 단백계인 혈청보체의 특성상, 환경적 요인에 민감한 문제점이 있었다.In order to solve the above problems, techniques for using an assistant agent have been developed to optimize the function of a bio-reporter. In fact, techniques for increasing the sensitivity of a bio-reporter using a serum complement have been developed. However, In nature, there was a problem of being sensitive to environmental factors.

따라서, 바이오리포터를 이용하여 세포 내부의 스트레스를 정확하게 감지하는 기술의 개발이 요구된다. Therefore, it is required to develop a technique for accurately detecting the stress in cells using a bio-reporter.

이에, 본 발명의 하나의 목적은 폴리에틸렌이민 (PEI)을 포함하는, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주의 민감성 증진용 조성물을 제공하는 것이다.Accordingly, one object of the present invention is to provide a composition for enhancing the sensitivity of a bio-reporter strain that detects an oxidative damage substance, including polyethyleneimine (PEI).

또 다른 목적은 상기 조성물을 바이오리포터 균주에 처리하는 단계를 포함하는, 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 방법을 제공하는 것이다.Yet another object is to provide a method for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain, comprising the step of treating the composition with a bioreporter strain.

또 다른 목적은 폴리에틸렌이민 및 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주를 포함하는 산화적 손상 물질 검출용 조성물 또는 산화적 손상 탐지용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for detecting oxidative damage or a composition for detecting oxidative damage, which comprises a bioreporter strain that detects a polyethyleneimine and an oxidative damage substance.

또 다른 목적은 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주를 폴리에틸렌이민과 함께 시료에서 배양하는 단계를 포함하는, 시료 내 산화적 손상 물질 검출 방법 또는 시료 내 유기체 (예컨대, 세포)의 산화적 손상 여부 탐지 방법을 제공한다. 상기 시료는 산화적 손상 물질 존재 여부 또는 산화적 손상 여부를 측정하고자 하는 모든 물질일 수 있으며, 예컨대, 환경 시료 (e.g., 토양, 물 (하수, 오수, 폐수, 하천수, 해수, 지하수 등), 대기, 농작물 등)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. It is another object of the present invention to provide a method for detecting an oxidative damage substance in a sample or a method for detecting an oxidative damage (for example, a cell) in a sample, including a step of culturing a bioreporter strain that detects an oxidative damage substance in a sample together with polyethyleneimine Provides a detection method. The sample may be any substance for which the presence of oxidative damage substances or oxidative damage is to be measured. For example, environmental samples (eg, soil, water (sewage, sewage, wastewater, , Crops, etc.).

본 발명은 폴리에틸렌이민 (PEI)를 이용하여 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주의 산화적 스트레스를 감지 반응 및 감도 개선 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting an oxidative stress and a method for improving sensitivity of a bio-reporter strain that detects an oxidative damage substance using polyethyleneimine (PEI).

구체적으로, 본 발명자들은, pDEW201 플라스미드에 sodA 프로모터를 삽입하여 제작한 pDEW201-sodA::luxCDABE 플라스미드를 세균에 형질전환 후, 상기 세균에 대하여 폴리에틸렌이민을 첨가하여 상기 바이오리포터 균주의 산화적 손상 물질을 검출 또는 산화적 스트레스 감지 반응 및 감도가 개선됨을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Specifically, the present inventors have found that when pDEW201-sodA :: lux CDABE plasmid prepared by inserting the sodA promoter into the pDEW201 plasmid is transformed into a bacterium, polyethyleneimine is added to the bacterium to produce an oxidative damage substance of the bacteriophage Detection or oxidative stress sensing reaction and sensitivity are improved, thereby completing the present invention.

본 발명에서 용어, "바이오리포터" 란 시료로부터 특정 정보를 감지하고 측정하여 그 값을 관찰자가 읽을 수 있는 형태의 유용한 신호로 변환하는 물질이나 장치를 의미하며, 일반적으로 바이오리포터는 생물학적 요소(예를 들면 유전자, 효소, 항원, 항체, 생화학 물질, 호르몬, 수용체 등)와 시료 내 분석대상이 되는 물질과의 반응에서 나타나는 전기화학적 변화, 열에너지의 변화, 형광 또는 색의 변화 등을 인식 가능한 신호로 변환시켜주는 장치와 결합하여 구성된다.In the present invention, the term "bio-reporter " refers to a substance or device that detects and measures specific information from a sample and converts the value into useful signals readable by an observer. Generally, (Eg, genes, enzymes, antigens, antibodies, biochemicals, hormones, receptors, etc.) and electrochemical changes in the reaction of substances to be analyzed in the sample, changes in thermal energy, changes in fluorescence or color And a conversion device.

본 발명에서 용어, "바이오리포터 균주" 란 상기 바이오리포터 시스템이 도입된 유전자 조작 균주를 말한다. 바람직하게, 본 발명의 바이오리포터 균주는, 특정 스트레스 또는 특정 자극 조건 하에서 활성화되는 유도성 프로모터 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 재조합 균주로서, 특정 스트레스 또는 특정 자극 조건이 존재할 경우 프로모터의 활성화에 의하여 리포터 유전자의 발현이 증가함에 따라 형광 또는 발광 등의 인식가능한 신호를 생성하는 균주를 의미할 수 있다.The term "bioreporter strain" in the present invention refers to a genetically modified strain into which the above-described bioreporter system is introduced. Preferably, the bioreporter strain of the present invention is a recombinant strain transformed with a vector comprising an inducible promoter activated under a specific stress or a specific stimulation condition and a reporter gene operably linked to the promoter, wherein a specific stress or specific stimulus May be a strain that produces a recognizable signal such as fluorescence or luminescence as expression of the reporter gene is increased by the activation of the promoter in the presence of the condition.

상기 특정 스트레스 또는 특정 자극 조건이란, 이에 제한되는 것은 아니나, 유전자 손상 물질 (genotoxins), 산화적 스트레스 유발 물질 (oxidative radicals 등), 페놀류 화합물, 농약 등을 예시할 수 있으며, 이러한 특정 조건에 반응하는 바이오리포터 균주를 사용하면 시료 내 특정 스트레스 유발 물질 또는 특정 자극 물질의 존재 여부 및 이에 따른 유해성과 독성 등을 신속하게 검출할 수 있다.Examples of the specific stress or specific stimulation conditions include, but are not limited to, genotoxins, oxidative radicals, phenolic compounds, pesticides, and the like. The use of a bio-reporter strain enables rapid detection of the presence of specific stress-inducing substances or specific irritants in the sample, and the harmfulness and toxicity thereof.

본 명세서에서 사용된 바로서, 용어 "산화적 스트레스 (Oxidative stress)"는 생체 (또는 세포) 내에서 발생하는 산화물질과 이에 대응하는 항산화 물질 사이의 균형이 파괴되어 산화 비율 (활성 산소 비율)이 증가함에 따라 생체 (또는 세포) 내 항산화력이 저하되면서 발생하는 스트레스를 의미하고, 용어 "산화적 손상"은 이러한 산화적 스트레스에 의하여 유발되는 생체 또는 세포 내의 각종 손상 (유전자 손상, 세포 대사 이상 등)을 총칭하기 위하여 사용되는 것일 수 있다. 본 명세서에서, 특별한 언급이 없는 한, 산화적 손상 물질(또는 산화적 손상 유발 물질)와 산화적 스트레스 물질 (또는 산화적 스트레스 유발 물질)은 동등한 의미로 사용된다.As used herein, the term "oxidative stress" refers to the fact that the balance between an oxidant occurring in a living body (or cell) and its corresponding antioxidant is destroyed, , The term "oxidative damage" refers to various kinds of damage (such as genetic damage, cellular metabolic abnormalities, etc.) caused by such oxidative stress, which is caused by a decrease in the antioxidant power in the living body ). ≪ / RTI > In this specification, unless otherwise specified, an oxidative damage substance (or an oxidative damage inducing substance) and an oxidative stress substance (or an oxidative stress inducing substance) are used in an equivalent sense.

본 발명에서 용어, "유도성 프로모터" 란 특정 스트레스 또는 특정 자극 조건 하에서만 프로모터가 활성화 되어 프로모터 하부에 작동 가능하도록 연결된 유전자의 발현을 유도하는 프로모터를 말한다. 일 예에서, 산화적 스트레스 유발 물질의 존재 하에서 활성화되는 sodA 유전자 프로모터를 예시할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.As used herein, the term "inducible promoter " refers to a promoter that induces expression of a gene operably linked to a promoter under the specific stress or under specific stimulation conditions only. In one example, the sodA gene promoter that is activated in the presence of an oxidative stress inducer can be exemplified, but the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명에서 용어, "리포터 유전자" 란 유전자 발현시 생물발광, 형광 또는 발색 등을 나타냄으로써 그 발현 여부를 시각적으로 쉽게 확인할 수 있는 유전자를 말하며, 예를 들어 Photinus sp. 또는 Phyrophourus sp. 등에서 유래한 luc 유전자, Vibrio fisheri 또는 Photorhabdus luminescens 등에서 유래한 lux 유전자, Renila reniformis 에서 유래한 Rluc 유전자, Aequorea Victoria 또는 Renilla reniformis 등에서 유래한 gfp 유전자 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게, 리포터 유전자로서 luxCDABE 유전자를 사용할 수 있다.The term "reporter gene" in the present invention refers to a gene capable of visually confirming the expression thereof by expressing bioluminescence, fluorescence or color development upon gene expression, for example, Photinus sp. Or Phyrophourus sp. But are not limited to, a lux gene derived from the luc gene, Vibrio fisheri or Photorhabdus luminescens, Rluc gene derived from Renila reniformis, and a gfp gene derived from Aequorea Victoria or Renilla reniformis. Preferably, the lux CDABE gene can be used as a reporter gene.

본 발명에서 용어, "luxCDABE " 란 luxC, luxD, luxA, luxB 및 luxE 로 구성된 유전자 복합체를 말하며, Vibrio fisheri 또는 Photorhabdus luminescens 등에 존재하는 오페론으로 보고되기도 하였다. 본 발명에서 luxCDABE 유전자는 합성하거나 생물체 내에서 분리하거나 또는 구입하는 등의 방법을 사용하여 얻을 수 있으며, 예를 들어 luxCDABE 를 갖고 있는 pDEW201 (Dupont Co., USA; 도 8) 를 구입하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the term "luxCDABE" refers to a gene complex composed of luxC, luxD, luxA, luxB, and luxE, and has been reported as an operon present in Vibrio fisheri or Photorhabdus luminescens. In the present invention, the luxCDABE gene can be obtained by using a method such as synthesis, isolation or purchase in an organism. For example, pDEW201 (Dupont Co., USA; FIG. 8) having luxCDABE can be purchased and used , But is not limited thereto.

본 명세서에서 용어 '바이오리포터 균주의 민감성 증진'이란 바이오리포터가 물질과 반응하는 정도를 개선시키는 것 및 물질과 반응을 위한 민감도 (sensitivity) 정도를 개선시키는 것을 의미할 수 있다.As used herein, the term " enhancing the sensitivity of a bio-reporter strain " may mean improving the degree to which a bioreporter reacts with a substance and improving the sensitivity for a substance and reaction.

일 예에서, 본 발명에서 바이오리포터는 균주에 pDEW201 플라스미드에 sodA 프로모터를 삽입하여 제작한 pDEW201-sodA::luxCDABE 플라스미드를 E. coli BW25113에 형질전환하여 제작할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 바이오리포터 균주는 산화적 손상 물질을 검출 또는 산화적 스트레스를 감지하는 것일 수 있다. In one example, the bio-reporter in the present invention can be produced by transforming pDEW201-sodA :: lux CDABE plasmid prepared by inserting the sodA promoter into a pDEW201 plasmid into a strain, into E. coli BW25113, but the present invention is not limited thereto. The bio-reporter strain may detect oxidative damage material or detect oxidative stress.

본 명세서에서 상기 pDEW201-sodA::luxCDABE 플라스미드를 이용하여 산화적 손상 물질에 의해서 유발된 산화적 스트레스에 반응하여 발광반응이 유도될 수 있으며, 상기 발광반응을 검출하여 산화적 손상 물질의 존재 여부를 측정할 수 있다.In this specification, the pDEW201-sodA :: luxCDABE plasmid can be used to induce a luminescent reaction in response to oxidative stress caused by an oxidative damaging substance, and the luminescent reaction is detected to determine the presence or absence of oxidative damaging substances Can be measured.

상기 SodA의 프로모터는 산화적 손상 물질에 의해서 유발된 산화적 스트레스에 반응하여 작동이 개시되는 프로모터로서 산화적 손상 물질을 검출하는데 사용될 수 있다.The promoter of SodA can be used to detect oxidative damage material as a promoter whose action is initiated in response to oxidative stress caused by the oxidative damaging material.

즉, 본 발명은 산화적 스트레스를 측정하여 산화적 스트레스를 유발하는 피검출 물질 또는 산화적 손상 물질의 존재여부, 및 그 농도를 측정할 수 있다.That is, the present invention can measure the oxidative stress and determine the presence or concentration of a substance to be detected or oxidative damage causing oxidative stress.

또한, 본 명세서에서 산화적 손상 물질을 검출하기 위해서, 표준화된 바이오센서의 양(바이오리포터를 포함한 박테리아의 세포수를 OD를 통해 표준화한 양, 600nm 파장에서 흡광도를 측정하였을 때 약 8억(8 x 10^8) CFU를 의미함)에서 산화적 손상 물질에 의한 산화적 스트레스가 발생할 때 나타나는 생물발광량을 수치화하는 방법을 사용하며, 상기 생물발광량의 수치값은 산화적 스트레스 (예를 들어, 바이올로젠에 의해서 유발된)에 의해 sodA 프로모터가 생물발광유전자를 발현시켜 얻은 값이다. In the present specification, in order to detect oxidative damage substances, the amount of a standardized biosensor (the number of bacterial cells including a bioreactor standardized through OD, the absorbance at a wavelength of 600 nm was measured to be about 800 million (8 x 10 < 8 >) CFU), wherein the numerical value of the bioluminescence amount is an oxidative stress (for example, Lt; RTI ID = 0.0 > of sodA < / RTI > promoter by expression of the bioluminescent gene.

다만, 상기 세균이 산화적 스트레스에 반응하여 발광반응이 유도될 때, 독성 반응이 일어나면 그 발광반응이 감소될 수 있으므로, 상기 세균이 산화적 스트레스에 반응하여 발광반응이 유도될 때에는 독성 반응이 일어나지 않거나, 최소가 되도록 하는 것이 필요하다.However, when the bacterium reacts with oxidative stress to induce a luminescent reaction, if the toxic reaction occurs, the luminescent reaction may be reduced. Therefore, when the bacterium responds to oxidative stress and a luminescent reaction is induced, a toxic reaction occurs It is necessary to make it a minimum or a minimum.

따라서, 산화적 손상 물질을 검출하기 위해서 바이오리포터 균주를 사용하는 경우 세균에 대한 독성을 유발하지 않도록, 피검출 물질에 대한 민감도가 높아야 피검출 물질의 검출 정확도가 향상될 수 있다.Therefore, in the case of using a bioraphotter strain to detect oxidative damage substances, the detection accuracy of the substance to be detected can be improved if the sensitivity to the substance to be detected is high so as not to cause toxicity to bacteria.

이하, 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

하나의 양태로서, 본 발명은 폴리에틸렌이민 (PEI)을 포함하는, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주의 민감성 증진용 조성물에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a composition for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain that detects oxidative damage materials, including polyethyleneimine (PEI).

상기 바이오리포터 균주에 폴리에틸렌이민 (PEI)를 첨가하여 산화적 손상 물질을 검출하는 민감성을 증진시킬 수 있다.The sensitivity of detecting oxidative damage substances can be enhanced by adding polyethyleneimine (PEI) to the bio-reporter strain.

일예로, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, sodA 프로모터 (서열번호 1)및 상기 프로모터의 다운스트림에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 재조합 균주일 수 있다. 상기 리포터 유전자로는 luxCDABE 를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, a bioreporter strain that detects an oxidative damage substance may be a recombinant strain transformed with a vector comprising a sodA promoter (SEQ ID NO: 1) and a reporter gene operably linked downstream of the promoter. As the reporter gene, luxCDABE can be used, but is not limited thereto.

sodA 프로모터는 생물체가 산화적인 스트레스에 대한 방어와 회복에 있어서 가장 필수적인 효소인 SOD(Superoxide dismutase)를 코딩하는 유전자의 업스트림에 위치하는 프로모터로, 산화적 스트레스 조건 하에서 그 활성이 유도 및 증가되는 특징을 가지고 있어, 시료 내 포함된 산화적 손상 물질을 검출하기 위한 바이오센서에 사용될 수 있다.The sodA promoter is a promoter located upstream of a gene encoding SOD (superoxide dismutase), which is the most essential enzyme in defense and recovery against oxidative stress, and its activity is induced and increased under oxidative stress conditions And can be used in a biosensor for detecting oxidative damage substances contained in a sample.

보다 상세하게, sodA 프로모터를 리포터 유전자(예를 들어, lux 유전자)와 융합시켜 균주에 도입할 경우, 산화적 손상 물질에 노출되는 환경에서 상기 균주의 프로모터 활성이 유도됨에 따라 상기 균주로부터 발광 또는 형광 등 탐지 가능한 신호가 생성되므로, 이를 통하여 시료 내 산화적 손상 물질의 존재 여부 및 그 존재 정도를 용이하게 검출 및 정량할 수 있다. 따라서, sodA 프로모터 및 리포터 유전자 융합체가 도입된 균주는 산화적 손상을 야기하는 독성 화학물질에 대한 위험 정도를 판단하는데 유용하게 사용될 수 있다.More specifically, when the sodA promoter is fused with a reporter gene (for example, a lux gene) and introduced into a strain, the promoter activity of the strain is induced in an environment exposed to an oxidative damage substance, So that the presence or the presence of the oxidative damage substance in the sample can be easily detected and quantified. Thus, strains into which the sodA promoter and reporter gene fusions are introduced can be used to determine the degree of risk for toxic chemicals causing oxidative damage.

본 발명의 구체적인 실시예에서는, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주로서, pDEW201 에 다양한 제한효소 부위를 도입하여 pDEWMCS 플라스미드를 제조하고, 상기 pDEWMCS 플라스미드에 포함되어 있는 lux 유전자의 업스트림에 sodA 프로모터 영역을 삽입하여 재조합 플라스미드 pSDK 및 pSDS 를 제조하고, 이를 E. coli MG1655 에 도입하여 수득한 바이오리포터 균주를 사용하였다.In a specific embodiment of the present invention, a pDEWMCS plasmid is introduced by introducing various restriction enzyme sites into pDEW201 as a bio-reporter strain to detect oxidative damage substances, and the sodA promoter region Were inserted to prepare recombinant plasmids pSDK and pSDS, which were introduced into E. coli MG1655, and the obtained bioreporter strain was used.

본 발명의 바이오리포터의 숙주 균주로는 특별한 제한은 없으나, 그람 음성 균주인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 E. coli 균주를 사용할 수 있다.The host strain of the bioreporter of the present invention is not particularly limited, but it is preferably a Gram negative strain, more preferably an E. coli strain.

본 발명에서 바이오리포터 균주의 발광 또는 형광을 측정은 모든 광 측정 기구를 사용할 수 있으며, 예를 들어 광전자증배기(photomultipliers), 전하결합장치(charge coupled devices), 발광측정기(luminometers), 광측정기(photometers), 광섬유케이블 또는 액체 섬광 카운터(liquid scintillation counters) 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, measurement of luminescence or fluorescence of a bioreporter strain can be performed using all optical measuring instruments, for example, photomultipliers, charge coupled devices, luminometers, photometers, fiber optic cables, liquid scintillation counters, and the like.

본 발명에서, 상기 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주에 폴리에틸렌이민을 넣었을 경우 폴리에틸렌이민을 넣지 않았을 때에 비해서 산화적 스트레스를 감지하는 바이오리포터로서의 반응 및 감도가, 예컨대, 산화적 손상 물질 (e.g., 바이올로젠) 1 ppm 기준으로, 약 1.5배 이상, 약 2배 이상, 약 2.5배 이상, 약 3배 이상, 약 3.5배 이상, 약 4배 이상, 약 4.5배 이상, 또는 약 5배 이상 증진된 것일 수 있다 (상한값은 약 30배, 약 25배, 또는 약 20배일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다).In the present invention, when polyethyleneimine is added to a bio-reporter strain for detecting the oxidative damage substance, the reaction and sensitivity as bioreporters that detect oxidative stress are lower than those when polyethyleneimine is not added, for example, , About 2 times, about 2.5 times, about 3 times, about 3.5 times, about 4 times, about 4.5 times, about 5 times, (The upper limit may be about 30 times, about 25 times, or about 20 times, but not limited thereto).

상기 폴리에틸렌이민은 바이오리포터 균주의 막의 투과성을 높여 산화적 스트레스를 유발시키는 분자를 세포막안으로 투과시켜, 상기 바이오리포터 균주의 산화적 손상 물질 검출 반응 및 민감도를 향상시킬 수 있다.The polyethyleneimine may increase the permeability of the membrane of the bio-reporter strain and penetrate molecules that induce oxidative stress into the cell membrane, thereby improving the sensitivity and detection of oxidative damage substances of the bio-reporter strain.

상기 폴리에틸렌이민 (PEI)은 분지형 폴리에틸렌이민, 또는 선형 폴리에틸렌이민일 수 있고, 상기 분지형 폴리에틸렌이민은 200 내지 2000 ppm의 농도, 200 내지 1800 ppm의 농도, 200 내지 1600 ppm의 농도, 200 내지 1400 ppm의 농도, 200 내지 1200 ppm의 농도, 400 내지 2000 ppm의 농도, 600 내지 2000 ppm의 농도, 800 내지 2000 ppm의 농도, 또는 1000 내지 2000 ppm의 농도를 사용하는 경우 상기 바이오리포터 균주의 산화적 손상 물질 또는 산화적 스트레스를 감지하는 바이오리포터로서의 반응 및 감도를 증가시킬 수 있고,The polyethylene imine (PEI) may be a branched polyethyleneimine or a linear polyethyleneimine, and the branched polyethyleneimine may have a concentration of 200 to 2000 ppm, a concentration of 200 to 1800 ppm, a concentration of 200 to 1600 ppm, a concentration of 200 to 1400 ppm , A concentration of 200 to 1200 ppm, a concentration of 400 to 2000 ppm, a concentration of 600 to 2000 ppm, a concentration of 800 to 2000 ppm, or a concentration of 1000 to 2000 ppm, the oxidative damage of the bioreporter strain It is possible to increase the reaction and sensitivity as a bioreporter for detecting a substance or oxidative stress,

상기 선형 폴리에틸렌이민은 50 내지 2000 ppm의 농도, 150 내지 2000 ppm의 농도, 450 내지 2000 ppm의 농도, 750 내지 2000 ppm의 농도, 1000 내지 2000 ppm의 농도, 50 내지 1800 ppm의 농도, 50 내지 1600 ppm의 농도, 50 내지 1400 ppm의 농도, 50 내지 1200 ppm의 농도, 50 내지 1000 ppm의 농도를 사용하는 경우 상기 세균의 산화적 손상 물질 또는 산화적 스트레스를 감지하는 바이오리포터로서의 반응 및 감도를 증가시킬 수 있다.Wherein the linear polyethyleneimine has a concentration of 50 to 2000 ppm, a concentration of 150 to 2000 ppm, a concentration of 450 to 2000 ppm, a concentration of 750 to 2000 ppm, a concentration of 1000 to 2000 ppm, a concentration of 50 to 1800 ppm, When using concentrations of ppm, concentrations of 50 to 1400 ppm, concentrations of 50 to 1200 ppm, and concentrations of 50 to 1000 ppm, the reaction and sensitivity as bioreporters that detect oxidative damage substances or oxidative stress of the bacteria are increased .

또한, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주에 대해서 분지형 폴리에틸렌이민을 첨가하는 경우 선형 폴리에틸렌이민을 넣었을 때에 비해서 상기 바이오리포터 균주 독성의 확인지표인 생물 발광도가 600 mg/L PEI 첨가 기준으로, 약 10 내지 50%, 20 내지 50%, 30 내지 50%, 40 내지 50%, 20 내지 40%, 또는 20 내지 30% 감소할 수 있다.In addition, when the branched polyethyleneimine was added to the bio-reporter strain for detecting oxidative damages, the degree of bioluminescence, which is an indicator of the toxicity of the bioreactor strain, was higher than that of the polyethylene imine , About 10 to 50%, 20 to 50%, 30 to 50%, 40 to 50%, 20 to 40%, or 20 to 30%.

상기 산화적 손상 물질은 바이올로젠 (Viologen), 과산화수소 (hydrogen peroxide) 또는 파라콰트(paraquat)를 포함한 다양한 물질에 의해서 유발된 것일 수 있으나, 바람직하게는 바이올로젠 (바이올로젠 그룹)에 의해서 유발된 것을 의미한다.The oxidative impairment substance may be caused by a variety of substances including Viologen, hydrogen peroxide or paraquat, but it is preferably meant to be caused by a viologen (viologen group) do.

상기 바이올로젠은 벤질 바이올로젠(Benzyl Viologen, BV), 에틸 아미노프로필 바이올로젠(Ethyl Aminopropyl Viologen, EAV), 메틸 아미노프로필 바이올로젠(Methyl Aminopropyl Viologen, MAV), 에틸 바이올로젠(Ethyl Viologen, EV), 또는 헵틸 바이올로젠(Heptyl Viologen, HV)일 수 있다.The viologen may be selected from the group consisting of Benzyl Viologen (BV), Ethyl Aminopropyl Viologen (EAV), Methyl Aminopropyl Viologen (MAV), Ethyl Viologen (EV) Or Heptyl Viologen (HV).

상기 바이오리포터 균주 독성은 배양 중인 세포의 생장을 저해, 사멸을 초래하는 것을 의미할 수 있다.The toxicity of the bioreactor strain may mean that it inhibits the growth of the cells in culture and causes death.

본 발명의 일 실시예에서는 0.8 kDa 분지형 폴리에틸렌이민 (BPEI) 이 가장 세포 독성이 적었고, 분지형 폴리에틸렌이민의 1.3kDa 이상 750kDa 이하의 분지형 폴리에틸렌이민 200ppm을 첨가했을 경우 30%의 생물 발광감소가 40분 내지 90분 이내에 발견되었고, 10kDa 이상 70kDa 이하의 선형 폴리에틸렌이민 200ppm을 첨가했을 경우 30%의 생물 발광감소가 40분 내지 50분 이내에 발견되었다 (도 6).In one embodiment of the present invention, 0.8 kDa branched polyethyleneimine (BPEI) was the most cytotoxic. When 200 ppm of branched polyethyleneimine having a branched polyethylenimine of 1.3 kDa or more and 750 kDa or less was added, 30% Was found within 40 to 90 minutes, and when 200 ppm of linear polyethyleneimine of 10 kDa or more and 70 kDa or less was added, a bioluminescence reduction of 30% was found within 40 to 50 minutes (Fig. 6).

본 발명의 일 실시예에서는 BPEI를 0.8 kDa를 400 ppm (mg/L) 첨가했을 때 벤질 바이올로젠(Benzyl Viologen, BV), 에틸 아미노프로필 바이올로젠(Ethyl Aminopropyl Viologen, EAV), 메틸 아미노프로필 바이올로젠(Methyl Aminopropyl Viologen, MAV), 에틸 바이올로젠(Ethyl Viologen, EV), 또는 헵틸 바이올로젠(Heptyl Viologen, HV)을 측정하는 민감도가 2배 내지 16배까지 향상됨을 확인하였다 (도 7).In one embodiment of the present invention, when BPEI was added at 400 ppm (mg / L) of 0.8 kDa, benzyl viologen (BV), ethyl aminopropyl viologen (EAV), methylaminopropyl biologen (Methyl Aminopropyl Viologen, MAV), Ethyl Viologen (EV), or Heptyl Viologen (HV) was improved by 2 to 16 times (FIG. 7).

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 조성물을 바이오리포터 균주에 처리하는 단계를 포함하는, 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 방법에 관한 것이다.In yet another aspect, the present invention relates to a method of enhancing the sensitivity of a bioreporter strain, comprising the step of treating the composition with a bioreporter strain.

상기 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 방법에 의해서 바이오리포터 균주의 생물발광도를 증가시킴으로서 그 민감도를 향상시킬 수 있다.By increasing the sensitivity of the bio-reporter strain, the sensitivity of the bio-reporter strain can be improved by increasing the bioluminescence intensity of the bio-reporter strain.

하나의 양태로서, 본 발명은 폴리에틸렌이민 및 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주를 포함하는 산화적 손상 물질 검출용 조성물 또는 산화적 손상 탐지용 조성물에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a composition for detecting oxidative damage or a composition for detecting oxidative damage, which comprises a bioreporter strain that detects polyethyleneimine and oxidative damage substances.

하나의 양태로서, 본 발명은 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주를 폴리에틸렌이민과 함께 시료에서 배양하는 단계를 포함하는, 시료 내 산화적 손상 물질 검출 방법 또는 시료 내 유기체 (예컨대, 세포)의 산화적 손상 여부 탐지 방법을 제공한다. 상기 시료는 산화적 손상 물질 존재 여부 또는 산화적 손상 여부를 측정하고자 하는 모든 물질일 수 있으며, 예컨대, 환경 시료 (e.g., 토양, 물 (하수, 오수, 폐수, 하천수, 해수, 지하수 등), 대기, 농작물 등)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다In one embodiment, the present invention provides a method for detecting oxidative damage in a sample or a method for detecting an oxidant-impaired material in a sample, comprising culturing the bio-reporter strain detecting oxidative damage material in a sample together with polyethyleneimine, A method for detecting whether or not an oxidative damage has occurred. The sample may be any substance for which the presence of oxidative damage substances or oxidative damage is to be measured. For example, environmental samples (eg, soil, water (sewage, sewage, wastewater, , Crops, etc.).

상기 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주의 민감성 증진용 조성물에 대한사항은 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 방법, 산화적 손상 물질 검출용 조성물, 및 시료 내 산화적 손상 물질 검출 방법에 대하여 동일하게 적용될 수 있다.The composition for enhancing the sensitivity of a bio-reporter strain detecting the oxidative damage substance is the same as the method for enhancing the sensitivity of the bio-reporter strain, the composition for detecting oxidative damage substances, and the method for detecting oxidative damage substances in the sample Lt; / RTI >

본 발명은 폴리에틸렌이민 (PEI)을 포함하는, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주의 민감성 증진용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 바이오리포터 균주의 반응 및 감도 개선 방법을 이용하여 산화적 손상 물질을 검출하는 경우 종래 방법에 비해서 민감도를 2배에서 4배까지 향상시킬 수 있으며. 이를 통해 적은 양의 화학물질을 좀더 효율적으로 관측 및 그 양을 비교할 수 있다.The present invention relates to a composition for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain that detects oxidative damage substances, including polyethyleneimine (PEI), and a method for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain using the composition, In the case of detecting oxidative damage substances using the reaction and sensitivity improvement method, the sensitivity can be improved by 2 to 4 times as compared with the conventional method. This makes it possible to more efficiently observe and quantify small amounts of chemicals.

도 1은 선형 폴리에틸렌이민(LPEI) 의 화학 구조식을 나타내는 그림이다.
도 2는 분지형 폴리에틸렌이민(BPEI)의 화학 구조식을 나타내는 그림이다.
도 3은 0.8 kDa BPEI 400 ppm을 사용하였을 경우 PEI를 첨가하지 않은 대조구에 비교한 상대적 생물발광도를 나타낸 그래프이다.
도 4은 0.8 kDa BPEI 1600 ppm을 사용하였을 경우 PEI를 첨가하지 않은 대조구에 비교한 상대적 생물발광도를 나타낸 그래프이다.
도 5은 10 kDa LPEI 100 ppm을 사용하였을 경우 PEI를 첨가하지 않은 대조구에 비교한 상대적 생물발광도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 다양한 종류의 BPEI와 LPEI의 세포 독성을 확인한 그래프이다.
도 7은 400 ppm의 0.8 kDa BPEI를 사용하였을 경우와 BPEI를 사용하지 않은 대조구의 경우에서 5 종의 바이올로젠의 투입양에 따른 상대적 생물발광도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8는 pDEW201의 개열지도를 나타낸 것이다.
1 is a diagram showing the chemical structure of a linear polyethyleneimine (LPEI).
2 is a view showing the chemical structure of a branched polyethyleneimine (BPEI).
FIG. 3 is a graph showing the relative bioluminescence compared to a control without PEI when 0.8 ppm of 400 ppm BPEI was used.
FIG. 4 is a graph showing the relative bioluminescence compared to a control without PEI when using 0.8 kDa BPEI 1600 ppm.
FIG. 5 is a graph showing the relative bioluminescence compared to a control without PEI when 100 ppm of 10 kDa LPEI was used.
6 is a graph showing cytotoxicity of various kinds of BPEI and LPEI.
FIG. 7 is a graph showing the change in relative bioluminescence according to the amount of input of 5 kinds of biologen in case of using 400 ppm of 0.8 kDa BPEI and in case of using BPEI without control.
Fig. 8 shows a cleavage map of the pDEW201.

이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예Example 1. 바이오센서의 제작 1. Fabrication of biosensors

1-1. 1-1. 산화적Oxidative 스트레스를 인지하는 플라스미드 제작 Stress-aware plasmid production

Biosens Bioelectron. 2013 Aug 15;46:175-82에 공지된 pDEW201 플라스미드 (도 8 참조)에 sodA 프로모터 (서열번호 1)를 삽입하여 pDEW201-sodA::luxCDABE 플라스미드를 제작하였다.Biosens Bioelectron. The pDEW201-sodA :: luxCDABE plasmid was constructed by inserting the sodA promoter (SEQ ID NO: 1) into the pDEW201 plasmid (see FIG. 8) known in the art, 2013 Aug 15; 46: 175-82.

1-2. 1-2. 산화적Oxidative 스트레스를 인지하는 균주의 제작 Stress-producing strains

실시예 1-1에서 제작한 산화적 스트레스를 인지하는 플라스미드를 이용하여 산화적 스트레스를 인지하는 균주를 제작하기 위해서, 상기 플라스미드를 E.coli BW25113에 형질전환하였다.The plasmid was transformed into E. coli BW25113 in order to produce a strain recognizing oxidative stress using the plasmid recognizing the oxidative stress produced in Example 1-1.

실시예Example 2.  2. 산화적Oxidative 스트레스의 측정 및 분석 Measurement and analysis of stress

2-1. 균주에 첨가할 화합물질의 준비2-1. Preparation of compound to be added to the strain

균주의 산화적 스트레스 검출 민감도를 향상시킬 화합물은 하기와 같은 방법으로 준비하였다.Compounds that improve the sensitivity of oxidative stress detection of strains were prepared as follows.

선형 폴리에틸렌이민 2종 (linear PEI, 이하 LPEI 10 kDa, 70kDa)는 100% (v/v) 에탄올에 녹여서 10 g/L의 농도로 스톡 (Stock)을 준비하였다. 분지형 폴리에틸렌이민 5종 (Branched PEI, 이하 BPEI 0.8kDa, 1.3kDa, 2.0kDa, 25kDa, 750kDa)은 100% (v/v) 에탄올에 녹여서 625 g/L의 농도로 스톡을 준비하였다. Two types of linear polyethyleneimines (linear PEI, LPEI 10 kDa, 70 kDa) were dissolved in 100% (v / v) ethanol to prepare a stock at a concentration of 10 g / L. Branched PEI (BPEI 0.8 kDa, 1.3 kDa, 2.0 kDa, 25 kDa, 750 kDa) were dissolved in 100% (v / v) ethanol to prepare a stock at a concentration of 625 g / L.

산화적 스트레스를 유발하는 바이올로젠은 다음 5종의 바이올로젠을 사용하였다: 벤질 바이올로젠(Benzyl Viologen, BV), 에틸 아미노프로필 바이올로젠(Ethyl Aminopropyl Viologen, EAV), 메틸 아미노프로필 바이올로젠(Methyl Aminopropyl Viologen, MAV), 에틸 바이올로젠(Ethyl Viologen, EV), 및 헵틸 바이올로젠(Heptyl Viologen, HV).The oxidative stress-inducing biologen used the following five types of viologen: Benzyl Viologen (BV), Ethyl Aminopropyl Viologen (EAV), Methyl Aminopropyl Viologen Viologen, MAV), Ethyl Viologen (EV), and Heptyl Viologen (HV).

상기 5종의 바이올로젠은 100% (v/v) 에탄올에 녹여서 10 g/L의 농도로 스톡을 준비하였다.The five types of viols were dissolved in 100% (v / v) ethanol to prepare a stock at a concentration of 10 g / L.

상기의 화합물은 모두 Sigma aldrich에서 구입하였다.All of the above compounds were purchased from Sigma Aldrich.

모든 실험의 샘플 당 에탄올의 최종농도는 0.01% (v/v) 혹은 그 이하가 되도록 실험을 수행하였다.Experiments were conducted so that the final concentration of ethanol per sample of all experiments was 0.01% (v / v) or less.

2-2. 2-2. 바이올로젠에On virologen 의한  by 산화적Oxidative 스트레스의 감지 Detection of stress

실시예 2-1의 형질전환된 균주를 이용하여 바이올로젠에 의한 산화적 스트레스를 감지하기 위해서, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to detect the oxidative stress caused by the biosensor using the transformed strain of Example 2-1, the following experiment was conducted.

구체적으로, 실시예 1-2에서 제작한 균주를 LB 배지에서 18시간 이상 배양한 것을 1/100 희석하고, 바이올로젠을 LB에 희석하여 사용하고, 생물발광의 민감도를 향상시키기 위하여 LPEI, 또는 BPEI를 상기 LB에 첨가하여 샘플 플레이트를 준비하였다.Specifically, the strain prepared in Example 1-2 was cultured in LB medium for 18 hours or more, diluted 1/100, viologen was diluted in LB, and LPEI or BPEI Was added to the LB to prepare a sample plate.

분광광도계를 이용하여 600 nm 파장에서 OD 0.1 ± 0.01를 측정하여 생물발광의 양을 표준화시켰다.The amount of bioluminescence was standardized by measuring OD 0.1 ± 0.01 at a wavelength of 600 nm using a spectrophotometer.

산화적 스트레스에 의해 발생하는 생물발광을 측정하기 위해서, 상기 준비된 샘플 플레이트를 즉시 생물발광 분석기, Glomax Multi-detection system (Promega, USA)를 통해 분석하였으며 섭씨 30℃에서 10분간격으로 4시간동안 회전 진탕 및 생물발광을 측정하였다. In order to measure the bioluminescence caused by oxidative stress, the prepared sample plate was immediately analyzed with a bioluminescence analyzer, Glomax Multi-detection system (Promega, USA) and incubated at 30 DEG C for 10 minutes Shaking and bioluminescence were measured.

2-3. 데이터 분석 방법2-3. Data analysis method

본 발명의 데이터는 3번 측정된 결과의 평균값을 정리하였으며, 오차막대는 표준편차로 설정되었다. 데이터는 상대적 생물발광량 (Relative bioluminescence, RBL)을 통해 분석되었으며 이는 대조군의 생물발광량을 샘플의 생물발광량으로 나눈값이다. 또한 RBL 값의 상대적 상승량은 같은 시간의 다른 조건의 비교대상의 두 데이터 값 중의 큰 값을 작은 값으로 나눠서 얻은 값을 의미한다.The data of the present invention are summarized as the mean value of the results measured three times, and the error bars are set to the standard deviation. Data were analyzed by relative bioluminescence (RBL), which is the bioluminescence of the control divided by the bioluminescence of the sample. Also, the relative increase amount of the RBL value is obtained by dividing a large value of two data values of the comparison object under different conditions at the same time by a small value.

실시예Example 3. 분지형 폴리에틸렌이민에 의한  3. By branched polyethylene imine 바이올로젠에On virologen 의한  by 산화적Oxidative 손상 물질의 감지 민감도의 변화 Changes in Sensitivity of Detection of Damaged Substances

분지형 폴리에틸렌이민에 의한 바이올로젠에 의한 산화적 손상 물질의 감지 민감도의 변화를 확인하기 위해서 하기와 같은 실험을 수행하였다. 이하의 농도에서 ppm은 mg/L을 의미한다.The following experiment was conducted to confirm the sensitivity change of the oxidative damage substance by the biologically active polyethylene imine. At the concentrations below, ppm means mg / L.

실시예 2와 같은 방법으로 실험을 수행하되 0.8 kDa BPEI 400 ppm (도 3) 또는 0.8 kDa BPEI 1600 ppm (도 4)를 사용하여 상대적 생물발광도를 확인하였다.Experiments were carried out in the same manner as in Example 2 except that relative bioluminescence was confirmed using 0.8 kDa BPEI 400 ppm (FIG. 3) or 0.8 kDa BPEI 1600 ppm (FIG. 4).

그 결과 도 3 및 4에 나타난 것과 같이, 0.8 kDa BPEI 400 ppm를 사용했을 때에는 PEI를 첨가하지 않은 대조구에 비해서 바이올로젠에 의한 산화적 스트레스의 신호가 1.87배에서 2.69배까지 증가함을 확인할 수 있었고, 0.8 kDa BPEI 1600 ppm를 사용했을 때에는 PEI를 첨가하지 않은 대조구에 비해서 바이올로젠에 의한 산화적 스트레스의 신호가 1.61배에서 14.3배까지 증가함을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, it was confirmed that the use of 400 ppm of 0.8 kDa BPEI increased the signal of the oxidative stress caused by viologen from 1.87 to 2.69 times as compared to the control without PEI , And 0.8 kDa BPEI 1600 ppm, the signal of the oxidative stress by the viologen increased from 1.61 to 14.3 times that of the control without PEI.

상기 결과를 통해서, 0.8 kDa BPEI 400 ppm 또는 0.8 kDa BPEI 1600 ppm에 의해서 실시예 1-1에서 제작한 산화적 손상 물질을 인지하는 플라스미드를 이용하여 산화적 손상 물질을 인지하는 균주의 산화적 손상 물질의 감지 민감도가 약 1.5배 내지 15배가량 증가함을 확인할 수 있었다.From the above results, it was confirmed that the oxidative damage substance of the strain recognizing the oxidative damage substance using the plasmid recognizing the oxidative damage substance prepared in Example 1-1 by 0.8 kDa BPEI 400 ppm or 0.8 kDa BPEI 1600 ppm The detection sensitivity of the present invention was increased by about 1.5 to 15 times.

실시예Example 4. 선형 폴리에틸렌이민에 의한  4. By linear polyethyleneimine 바이올로젠에On virologen 의한  by 산화적Oxidative 손상 물질의 감지 민감도의 변화 Changes in Sensitivity of Detection of Damaged Substances

선형 폴리에틸렌이민에 의한 바이올로젠에 의한 산화적 손상 물질의 감지 민감도의 변화를 확인하기 위해서 하기와 같은 실험을 수행하였다.The following experiment was conducted to confirm the sensitivity change of detection of oxidative damage by biologen by linear polyethyleneimine.

실시예 2와 같은 방법으로 실험을 수행하되 10 kDa LPEI 100 ppm (도 5)를 사용하였다.Experiments were carried out in the same manner as in Example 2 except that 10 kDa LPEI 100 ppm (FIG. 5) was used.

그 결과 도 5에 나타난 것과 같이, 10 kDa LPEI 100 ppm를 사용했을 때에는 PEI를 첨가하지 않은 대조구에 비해서 바이올로젠에 의한 산화적 스트레스의 신호가 1.5배 내지 1.7배 증가함을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 5, it was confirmed that the use of 100 ppm of 10 kDa LPEI increased the signal of the oxidative stress caused by the virosene 1.5 to 1.7 times as compared with the control without the PEI.

상기 결과를 통해서, 10 kDa LPEI 100 ppm에 의해서 실시예 1-1에서 제작한 산화적 스트레스를 인지하는 플라스미드를 이용하여 산화적 손상 물질을 인지하는 균주의 산화적 손상 물질의 감지 민감도가 1.5배 내지 1.7배로 증가함을 알 수 있었다.From the above results, it was confirmed that the detection sensitivity of the oxidative damage substance of the strain recognizing the oxidative damaging substance was 1.5 times or more, using the plasmid recognizing the oxidative stress produced by Example 1-1 with 10 kDa LPEI 100 ppm 1.7 times higher than that of the control group.

실시예Example 5. 폴리에틸렌이민에 의한 독성 영향 5. Toxic effect of polyethyleneimine

폴리에틸렌이민을 주입하여 바이올로젠에 의한 산화적 손상 물질의 감지 민감도를 증가시킬 때, 세포 독성이 있는지 여부를 확인하기 위해서 하기와 같은 실험을 수행하였다. The following experiments were carried out to determine whether cytotoxicity exists when polyethyleneimine is injected to increase the sensitivity of detection of oxidative damage by viologen.

바이오리포터 균주의 상대적 생물발광도가 30% 감소하는데 까지 걸린 시간이 짧을 수록, 사용한 PEI의 세포 독성이 높음을 확인할 수 있다.The shorter the time taken for the relative bioluminescence of the bio-reporter strain to decrease by 30%, the higher the cytotoxicity of the PEI used.

실시예 2와 같은 방법으로 실험을 수행하되 하기 7 종류의 폴리에틸렌 (PEI)을 사용하고, 바이오리포터 균주의 상대적 생물발광도가 30% 감소하는데 까지 걸린 시간을 측정하여 도 6에 나타냈다:Experiments were carried out in the same manner as in Example 2, and the time taken for the relative bio-luminescence of the bio-reporter strain to decrease by 30% was measured using seven types of polyethylene (PEI) shown in FIG. 6:

● 0.8 kDa BPEI; ○ - 1.3 kDa BPEI; ● 0.8 kDa BPEI; ○ - 1.3 kDa BPEI;

▼ 2.0 kDa BPEI; △ - 25 kDa BPEI; ▼ 2.0 kDa BPEI; ? - 25 kDa BPEI;

■ - 750 kDa BPEI; □ - 10 kDa LPEI; ■ - 750 kDa BPEI; □ - 10 kDa LPEI;

◆ - 70 kDa LPEI.◆ - 70 kDa LPEI.

그 결과 도 6에 나타난 것과 같이, 0.8 kDa 분지형 폴리에틸렌이민 (BPEI) 이 가장 세포 독성이 적었고, 분지형 폴리에틸렌이민이 선형 폴리에틸렌이민에 비해서 (분자량은 유사) 세포 독성이 10% 내지 50% 더 적었음을 확인했고, 또한, 200 mg/L 폴리에틸렌이민 기준으로 분지형 폴리에틸렌이민의 분자량이 1.3 내지 750 kDa 이하일 때 세포 독성이 현저히 증가했고, 선형 폴리에틸렌의 경우 10 내지 70 kDa이하의 농도에서 세포 독성이 현저히 증가했음을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 6, the 0.8 kDa branched polyethyleneimine (BPEI) was the most cytotoxic, and the branched polyethyleneimine was 10% to 50% less cytotoxic than the linear polyethyleneimine Furthermore, the cytotoxicity was markedly increased when the molecular weight of the branched polyethyleneimine was less than 1.3 to 750 kDa on the basis of 200 mg / L polyethyleneimine and the cytotoxicity was observed in the case of linear polyethylene in the concentration of 10 to 70 kDa or less It can be confirmed that it has increased remarkably.

상기 결과를 통해서 분지형 폴리에틸렌이민 (BPEI) 1.3 내지 750 kDa이하, 또는 선형 폴리에틸렌이민 (LPEI) 10 내지 70 kDa는 세포 독성이 높아 바이오리포터 균주의 산화적 손상 물질 감지 민감도를 증가시키기 위해서는 사용할 수 없음을 알 수 있었다.Based on the above results, the use of branched polyethylene imines (BPEI) of 1.3 to 750 kDa or less or linear polyethyleneimines (LPEI) of 10 to 70 kDa is highly cytotoxic and can not be used to increase sensitivity to detect oxidative damage substances of the bioreporter strain And it was found.

실시예Example 6.  6. 바이올로젠Viologen 종류에 따른 폴리에틸렌이민에 의한  Depending on the type of polyethylene imine 산화적Oxidative 손상 물질의 감지 민감도의 변화 Changes in Sensitivity of Detection of Damaged Substances

분지형 폴리에틸렌이민이 다양한 바이올로젠을 검출의 민감도를 향상시킬 수 있는지 여부를 확인하기 위해서 하기와 같은 실험을 수행하였다.The following experiment was conducted to confirm whether branched polyethyleneimine could improve the sensitivity of detection of various types of virologen.

하기 다섯종류의 바이올로젠을 다양한 농도를 사용하여 실시예 2와 같은 방법으로 실험을 수행하여 BPEI를 0.8 kDa를 400 ppm (mg/L) 첨가했을 때, 상대적 생물발광도를 측정하여 도 7에 나타냈다.The relative bioluminescence was measured and shown in FIG. 7 when BPEI was added at 400 ppm (mg / L) of 0.8 kDa by performing experiments in the same manner as in Example 2 using the following five types of viologen at various concentrations .

그 결과 도 7에 나타난 것과 같이, BPEI를 0.8 kDa를 400 ppm (mg/L) 첨가했을 때 5종의 바이올로젠을 측정하는 민감도가 2배 내지 16배까지 향상됨을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 7, when the BPEI was added at 400 ppm (mg / L) of 0.8 kDa, it was confirmed that the sensitivity for measuring 5 types of viologen was improved to 2 to 16 times.

시험된 바이올로젠의 종류는 다음과 같다: The types of virologen tested are:

● 벤질 바이올로젠(Benzyl Viologen, BV); Benzyl Viologen (BV);

○ 에틸 아미노프로필 바이올로젠(Ethyl Aminopropyl Viologen, EAV); ○ Ethyl Aminopropyl Viologen (EAV);

▼ 메틸 아미노프로필 바이올로젠(Methyl Aminopropyl Viologen, MAV); ▼ Methyl Aminopropyl Viologen (MAV);

△ 에틸 바이올로젠(Ethyl Viologen, EV); Ethyl Viologen (EV);

■ 헵틸 바이올로젠(Heptyl Viologen, HV).■ Heptyl Viologen (HV).

<110> UNIST(ULSAN NATIONAL INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY) <120> Composition for enhancing the sensitivity of a bioreactor strain that <130> DPP20173033KR <150> KR 10/2016/0158630 <151> 2016-11-26 <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 195 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sodA promoter <400> 1 ccgttgtcga tttactggca atcacggcat taagtgggtg atttgcttca catctcgggc 60 attttcctgc aaaaccatac ccttacgaaa agtacggcat tgataatcat tttcaatatc 120 atttaattaa ctataatgaa ccaactgctt acgcggcatt aacaatcggc cgcccgacaa 180 tactggagat gaata 195 <110> UNIST (ULSAN NATIONAL INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY) <120> Composition for enhancing the sensitivity of a bioreactor strain          that <130> DPP20173033 <150> KR 10/2016/0158630 <151> 2016-11-26 <160> 1 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 195 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sodA promoter <400> 1 ccgttgtcga tttactggca atcacggcat taagtgggtg atttgcttca catctcgggc 60 attttcctgc aaaaccatac ccttacgaaa agtacggcat tgataatcat tttcaatatc 120 atttaattaa ctataatgaa ccaactgctt acgcggcatt aacaatcggc cgcccgacaa 180 tactggagat gaata 195

Claims (13)

폴리에틸렌이민 (PEI)을 포함하는, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주의 민감성 증진용 조성물.A composition for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain that detects oxidative damage substances, including polyethyleneimine (PEI). 제1항에 있어서, 상기 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, sodA 프로모터, 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 균주인, 조성물.2. The composition of claim 1, wherein the bio-reporter strain detecting oxidative damage material is a strain transformed with a vector comprising a sodA promoter and a reporter gene operably linked to the promoter. 제2항에 있어서, 상기 리포터 유전자가 luxCDABE 인 조성물.3. The composition of claim 2, wherein the reporter gene is lux CDABE. 제1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌이민 (PEI)은 분지형 폴리에틸렌이민,또는 선형 폴리에틸렌이민인, 조성물.The composition of claim 1, wherein the polyethyleneimine (PEI) is a branched polyethyleneimine or a linear polyethyleneimine. 제4항에 있어서, 상기 분지형 폴리에틸렌이민은 200 내지 2000 ppm의 농도인, 조성물.5. The composition of claim 4, wherein the branched polyethyleneimine has a concentration of from 200 to 2000 ppm. 제4항에 있어서, 상기 선형 폴리에틸렌이민은 50 내지 2000 ppm의 농도인, 조성물.5. The composition of claim 4, wherein the linear polyethyleneimine has a concentration of from about 50 to about 2000 ppm. 제1항에 있어서, 상기 산화적 손상 물질은 바이올로젠 (Viologen), 과산화수소 (hydrogen peroxide) 또는 파라콰트(paraquat)인, 조성물.The composition of claim 1, wherein the oxidative damage material is Viologen, hydrogen peroxide or paraquat. 제7항에 있어서, 상기 바이올로젠은 벤질 바이올로젠(Benzyl Viologen, BV), 에틸 아미노프로필 바이올로젠(Ethyl Aminopropyl Viologen, EAV), 메틸 아미노프로필 바이올로젠(Methyl Aminopropyl Viologen, MAV), 에틸 바이올로젠(Ethyl Viologen, EV), 또는 헵틸 바이올로젠(Heptyl Viologen, HV)인, 조성물.The method of claim 7, wherein the viologen is selected from the group consisting of Benzyl Viologen (BV), Ethyl Aminopropyl Viologen (EAV), Methyl Aminopropyl Viologen (MAV), Ethyl Violoen Ethyl Viologen, EV), or Heptyl Viologen (HV). 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 조성물을 바이오리포터 균주에 처리하는 단계를 포함하는,
바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 방법.
9. A method of treating a bacterium, comprising the step of treating a composition of any one of claims 1 to 8 to a bacteriophage strain,
A method for enhancing the sensitivity of a bio-reporter strain.
폴리에틸렌이민 및 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주를 포함하는 산화적 손상 물질 검출용 조성물.A biot reporter strain for detecting polyethyleneimine and oxidative damage substances. 제10항에 있어서, 상기 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, sodA 프로모터, 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 균주인, 조성물.11. The composition of claim 10, wherein the bio-reporter strain detecting oxidative damage material is a strain transformed with a vector comprising a sodA promoter and a reporter gene operably linked to the promoter. 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주를 폴리에틸렌이민과 함께 시료에서 배양하는 단계를 포함하는, 시료 내 산화적 손상 물질 검출 방법.A method for detecting an oxidative damaging substance in a sample, comprising the step of culturing a bioreporter strain that detects an oxidative damage substance in a sample together with polyethyleneimine. 제1항에 있어서, 상기 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, sodA 프로모터, 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 균주인, 방법.2. The method of claim 1, wherein the bio-reporter strain detecting oxidative damage material is a strain transformed with a vector comprising a sodA promoter and a reporter gene operably linked to the promoter.
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