Rapid Detection of Enterotoxigenic Staphylococcus aureus by Polymerase Chain Reaction

중합효소 연쇄반응에 의한 식중독성 황색포도상구균의 신속한 검출

Staphylococcal food poisoning is the major cause of bacterial food poisoning occurring in this country. Therefore government regulates commercial foods through Official Dictionary of Food that there should be free of enterotoxigenic Staphylococcus aureus in Korean rice cakes, bread, and a box lunch. Since at least 5 days are required to identify the S. aureus by the official method in the Dictionary it is difficult to prevent the food poisoning and the investigation of the outbreaks. In this report an improved determination method of the S. aureus has been developed using polymerase chain reaction (PCR) technique. Sense and antisense primers for specific amplification of genes encoding staphylococcal enterotoxins were designed and synthesized for the PCR. Rapid chromosomal DNA isolation method was also developed from S. aureus using lysostaphin. The PCR condition was developed as follows. Reaction solution $(50\;{\mu}l)$ consisted of target DNA $2\;{\mu}l$ (about 20ng), 10X buffer $5\;{\mu}l$, primer 100pmole, dNTP (10 mM) $4\;{\mu}l$ and Taq DNA polymerase 2.5 unit in a thin-wall tube. Operation condition of the PCR was 5 min pre-denaturation at $94^{\circ}C$, 15 sec denaturation at $94^{\circ}C$, 15 sec annealing at $50^{\circ}C$, 20 sec extension at $72^{\circ}C$, and 5 min post-extension at $72^{\circ}C$, and 30 cycles of denaturation-annealing- extension. Using the PCR with Perkin Elmer GeneAmp PCR system 2400, types of enterotoxigenic S. aureus could be identified from Ddok or bread in a day.

우리나라의 세균성 식중독의 주된 원인은 식중독성 황색포도상구균에 의한다. 따라서 식품공전에는 도시락, 빵, 떡으로부터는 이 미생물이 검출되지 않도록 규정되어있다. 현행의 황백포도상구균의 검사 방법은 적어도 5일 이상을 요하므로 이 식중독에 대한 대처가 미흡한 설정이다. 이 연구에서는 식중독성 황색포도상구균의 검출법을 중합효소 연쇄반응을 이용하여 개선하였다. 이 반응을 위해 황색포도상구균의 장도속도를 암호하는 유전자를 유형별로 증폭할 수 있는 시발물질들을 고안하였다. 한 황색포도상구균으로부터 중합효소 연쇄반응에 적합한 DNA를 신속하게 추출하는 방법을 개발하였다. 중합효소 반응조건은 다음과 같다. 반응액의 총부피, $(50\;{\mu}l)$; 표적 DNA, $2\;{\mu}l$ (약 20ng); 10배 진한 반응완충액, $5\;{\mu}l$; 시발물질, 100pmole; dNTP (10 mM), $4\;{\mu}l$; Taq DNA 중합효소, 205단위, 작동조건은 변성전, $94^{\circ}C$-5분; 변성, $94^{\circ}C$ 15초; 냉각, $50^{\circ}C$15초; 연장, $72^{\circ}C$ 20초; 연장후, $72^{\circ}C$-5분이었으며 변성-냉각-연장을 30회 되풀이하였다. dlj한 검출조건으로 황색포도상구균을 5시간 이내에 독소 유형별로 확인할 수 있었으며 이를 시판되는 떡과 빵에 적용하여 이 미생물의 존재를 확인하였다.