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Development of an Engineered Bioluminescent Reporter Phage for the Rapid and Sensitive Detection of Viable Salmonella Typhimurium
살모넬라 티피뮤리움 생균을 빠르고 민감하게 검출하는 생물발광 리포터 파지의 개발

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Authors
김성미
Advisor
유상렬
Major
농업생명과학대학 농생명공학부
Issue Date
2014-08
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
리포터 파지luxCDABE생물발광살모넬라 티피뮤리움식중독균 검출reporter phageluxCDABEbioluminescenceSalmonella TyphimuriumFoodborne pathogen detection
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 농생명공학부, 2014. 8. 유상렬.
Abstract
식중독의 발생이 지속적으로 공중보건을 위협하는 만큼, 식품 내에서 빠르고 민감하게 식중독균을 검출하는 것이 중요한 문제로 대두되고 있다. 재조합 리포터 파지는 시간과 인력이 많이 소모되던 종전의 검출 방법을 앞서는 장점덕분에 새로운 검출 방법으로 긍정적인 평가를 받고 있다. 이에 본 연구에서는 리포터 유전자인 luxCDABE 오페론을 살모넬라 temperate 파지 SPC32H 유전체에 삽입하여 좀 더 발전된 재조합 생물발광 리포터 파지를 구축하였다. SPC32H의 유전체 염기서열 분석이 완료되었기에 선택적으로 불필요한 유전자를 삭제하고, 그 공간에 6천 염기 크기의 luxCDABE 오페론을 삽입할 수 있었다. luxCDABE는 발광단백질인 루시퍼레이즈(luciferase, LuxAB)와 그의 기질인 지방산 알데하이드를 생성하는 지방산 환원효소(fatty acid reductase, LuxCDE)를 인코딩하고 있다. 따라서 luxCDABE는 발광단백질의 기질을 첨가할 필요가 없으므로 luxAB 리포터 파지에 비해 검출 시험이 훨씬 간단하고 효율적일 수 있다. 본 연구에서는 SPC32H-CDABE 리포터 파지를 이용해 살모넬라균 배양액 1ml 에서 최소 20마리의 살모넬라균을 2시간 내에 검출할 수 있었다. 또한 식품 시료인 양상추, 가공 햄 그리고 우유에서 식품의 복잡한 구성 성분에 의해 저해를 받지 않고, 살모넬라균 수에 비례하여 생물발광이 증가하는 것을 관찰하였다. 따라서 본 연구의 생물발광 리포터 파지를 실제로 식품에 사용하여 오염된 살모넬라균의 수를 보다 정확하고 빠르게 측정할 수 있음을 입증하였다. 또한 이 리포터 파지는 추가적인 기질의 첨가가 필요하지 않으므로 검출 시스템의 편의성도 높였다는 점에서 실제로 식품의 살모넬라균 오염을 검출하는 데 적용될 수 있을 것으로 보인다.
Because foodborne illnesses continuously threaten public health, rapid and sensitive detection of pathogens in food has become an important issue. As an alternative to time-consuming and laborious conventional detection methods, a technique using recombinant reporter phages has been developed. Here, we developed an advanced bioluminescent reporter phage SPC32H-CDABE by inserting a bacterial luxCDABE operon into the Salmonella temperate phage SPC32H genome. Whole SPC32H genome sequencing enabled the selection of nonessential genes, which can be replaced with approximately 6-kb luxCDABE operon, which provides both luciferase (LuxAB) and its substrate, fatty aldehyde, as generated by fatty acid reductase (LuxCDE). Thus, the SPC32H-CDABE detection assay is simpler and more efficient compared to the luxAB-based assay because the substrate addition step is excluded. At least 20 CFU/mL of pure S. Typhimurium culture was detectable using SPC32H-CDABE within 2 h, and the signals increased proportionally to the number of cells contaminated in lettuce, sliced pork, and milk. These results thereby demonstrate that this phage successfully detects live Salmonella without appreciable interference from food components. Furthermore, the presented data suggest that SPC32H-CDABE represents a promising easy-to-use diagnostic tool for the detection of Salmonella contamination in food.
Language
English
URI
https://hdl.handle.net/10371/125858
Files in This Item:
Appears in Collections:
College of Agriculture and Life Sciences (농업생명과학대학)Dept. of Agricultural Biotechnology (농생명공학부)Theses (Master's Degree_농생명공학부)
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