Cyanobacterial bioreporters for detection of heavy metals, herbicide, and antibiotics

In this study, glucose-inducible intergenic sequences were used to generate bioreporters of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 that could monitor environmental pollutants. Luciferase genes LuxAB from the marine bacterium Vibrio fischeri under the control of glucose-inducible intergenic seqeucens of eight genes (atpI, ndbA, ctaD1, tkt, pgi, pdh, ppc, and cydA) were successfully expressed in the cyano-bacterial transformants, showing 5-25 fold increases in biolumeniscence upon exposure to glucose. In addition, glucose-inducible cyanobacterial bioreporters were very sensitive to various chemicals such as heavy metals ($Hg^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$), electron transport inhibitors (DCMU, DBMIB, $CN^-$), and antibiotics (chloramphenicol and rifampicin). These glucose-inducible cyanobacterial bioreporters would be useful to develop biosensors for rapid screening of environmental samples.

중금속, 제초제 및 항생제 검출용 남세균 유래 바이오 리포터

본 연구는 남세균 고유의 프로모터를 포함하는 유전자간 염기서열에 기반하여 환경위해성 검출용 바이오센서를 개발하고자 시도되었다. 포도당 처리에 의해서 유도되는 8종의 유전자 (atpI, ndbA, ctaD1, tkt, pgi, pdh, ppc, 그리고 rydA)의 프로모터 부위를 리포터 유전자의 일종인 발광유전자 (luxAB) 벡터 pILA (Genbank: AJ251840)에 도입시켜 재조합 벡터를 제조한 후 Synechocystis sp. PCC6803을 형질전환시킨 결과, pILA 벡터만을 포함하고 있는 대조구에 비해서 포도당 처리에 의해서 생물발광량이 5-25배 정도 현저히 증가함을 확인하였다. 또한 $Hg^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$과 같은 중금속, $CN^-$, DCMU, DBMIB와 같은 제초제, 그리고 클로람페니콜이나 리팜피신과 같은 항생제에 의해서 생물발광이 현저히 억제되었다.