자연적으로 일어나는 형질전환은 세균에서 유전 요소의 수평적 전달 메커니즘의 하나로서 세균 생리학에서 빠질 수 없을 만큼 중요한 현상이다. S. thermophilus는 자연적으로 형질전환이 가능한 상태로 변환하기 위해서 Rgg-타입의 response regulator인 ComR과 소수성 펩타이드 페르몬인 ComS를 포함하는 새로운 quorum sencing 시스템을 이용한다. S. thermophilus를 화학적 제한배지에서 배양하면 대수기 초기에 신호서열이 분리된 ComS는 세포외부로 배출된다. 배출된 ComS는 올리고 펩타이드 전달 시스템인 Ami를 통하여 세포내로 유입되어 ComR과 결합하게 된다. ComS와 결합된 활성화된 ComR은 후기 형질전환 관련 유전자들의 전사를 조절하는 대체형 시그마펙터(σ^x)를 암호화하는 comX 유전자의 발현을 유도함으로써 형질전환이 일어나도록 만든다. 신호서열이 제거된 ComS를 합성하여 화학적 합성배지에 첨가하게 되면, S. thermophilus의 형질전환을 인공적으로 유도할 수 있다. Leuconostoc 속 유산균들 은 그들이 후기 형질전환 관련 유전자들과 서열이 유사한 단백질 유전자들을 보유하고 있음에도 불구하고 자연적 형질전환 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았다. Leuconostoc 속의 자연적 형질전환의 메커니즘을 규명하는 연구는 김치산업에서 사용될 수 있는 개량된 균주 개발을 가능하게 할 것이다.

Natural genetic transformation is one of mechanism for horizontal transfer of genetic elements in bacteria which is an integral part of the physiology of bacteria. Streptococcus thermophilus utilize a novel quorum sensing system to control for development of natural competence which composes Rgg-type response regulator (ComR) and hydrophobic peptide pheromone (ComS). Matured ComS is released outside of cell during early exponential phase when growing in peptide free chemical defined medium (CDM). Matured ComS is transported via Ami (oligopeptide transport system) form outside to cytoplasm, and then bind to ComR. Activated ComR (matured ComS combining form of ComR) induces transcription of comX, which encodes an alternative sigma factor (σ^x) that regulates expression of late competence genes. Adding synthetic matured form of ComS to CDM, it can induce genetic transformation of S. thermophilus. The genus Leuconostoc has not been identified natural transformation mechanism even though presenting homologous genes related with late competence development. The study for identifying natural transformation mechanism of Leuconostoc can realize development of improved strains for kimchi industry.

• 박재용(Department of Food Science and Nutrition, Catholic University of Daegu, Gyengsan 712-702, Korea) | Park Jae-Yong