초록
Cyanobacterial A-domain의 A3 motif와 A7 motif의 높은 진화론적 보존성에 의거해서 Non-ribosomal peitides를 생산하는 시아노박테리아를 Screening할 수 있는 degenerated primer를 만들 수 있었다. Degenerate primer서열의 종류는 가능하면 1,000개 정도까지를 기준으로 만드는 것이 좋다. Primer의 종류가 너무 많으면 primer 1종류 당 mol수가 적게 되어 특이성도 저하된다. 그러므로 Primer의 종류가 많을 경우는 inosin을 N (4종류의 염기) 부분에 이용하면 어느 염기에도 강하게 결합하지 않고 두 가닥 DNA 형성을 저해하지도 않으므로 degeneration을 줄이는데 도움이 된다. Degenerate primer의 annealing 온도는 primer에 포함되어있는 서열 중 가장 낮은 Tm을 기준으로 한다. 이번 연구처럼 N (ACGT) 대신에 Inosin을 이용하였을 때에는 Inosin이 Tm을 높게 하지 않고 Tm을 낮게 하지도 않으므로 Tm 계산시 고려하지 않아도 되었다. PCR 효율이 떨어질 우려가 있으므로 충분한 Tm값 (대개 $45\sim60^{\circ}C$ 이상)을 갖는 서열을 디자인하여 primer로 PCR하는 것이 좋지만, A3/A7 degenerate prime에서는 실험에 의해 40$^{\circ}C$로 annealing 온도가 (Tm) 다소 낮게 설정되었다. 그러므로 검출되지 않은 NRPS gene을 가진 균주와 CBT635, CBT654와 같이 약한 PCR band의 형성은 새로 제작된 primer의 낮은 Tm 기인한다고 생각되어진다. Tm의 이론적인 값은 Tm ={(G+C)*4+(A+T)*2}의 식을 통해서 정방향 primer에서 54$^{\circ}C$ 역방향 primer에서 42$^{\circ}C$로 계산되었다. 새로운 degenerate primer에 의해서 MTF2/MTR2로 검출되지 않는 6개의 균주가 더 검출되었으며, A3/A7과 MTF2/MTR2를 이용한 통합 PCR Screening을 통해서 NRPS gene 검출에 특이성과 효율성을 높일 수 있다.
Cyanobacteria have been identified as one of the most promising group producing novel biochemically active natural products. Cyanobacteria are a very old group of prokaryotic organisms that produce very diverse secondary metabolites, especially non-ribosomal peptide and polyketide structures. Large multienzyme complexes which are responsible for the non-ribosomal biosynthesis of peptides are modular for the addition of a single amino acid. An activation of amino acid substrates results in an amino adenylate occuring via an adenylation domain (A-domain). A-domains are responsible for the recognition of amino acids as substrates within NP synthesis. The A-domain contains ten conserved motifs, A1 to A10. In this study, ten conserved motifs from A1 to A10 were checked regarding their amino acid sequence of the NRPS-module of Microcystis aeruginosa PCC 7806. The part of the amino acid sequence chosen was that which contained as many conserved motives as possible, and then these amino sequence were compared between other cyanobacteria to design a new degenerate primer. A new degenerate primer (A3/A7 primer) was designed to detect any putative NP synthetase region in unkwon cyanobacteria by a reverse translation of the conserved amino acid sequence and a search for cyanobacterial DNA bank.
