병원성 세균의 유전자 발현에 대한 유전체(genome) 차원에서의 총괄적인 윤곽을 예측하기위해서 최근 구조 유전체학의 중심적인 도구로 여겨지는 microarray를 사용한 연구들이 Escherichia coli 및 Bacillus subtilis 등을 비롯한 몇몇 세균에서도 활발히 진행되고 있다. 주어진 조건 하에서 세균의 각 유전자가 발현되는지의 여부 및 발현 강도를 측정하게 되면 총괄 시스템으로서의 유전체가 나타내는 밑그림이 묘사되고, 세균의 독력인자(virulence factor)와 진화 과정 또는 대사 및 반응조절 기전 등에 복합적으로 관련되는 여러 유전자들의 유기적인 관계를 확인하는데 큰 도움이 된다. 지난 수십 년간의 항균제 사용에도 불구하고 여전히 인체감염의 중요한 원인균인 Streptococcus pneumoriae에 대한 microarray 연구는 아직 초기 단계라고 볼 수 있으며, 이 균 및 유사한 종류의 세균에게서 독특하게 나타나는 competence 현상이나 주변 환경에 적응하기 위한 조절시스템인 two-component signal transduction system (TC-STS) 등에 관한 연구가 주종을 이루고 있다. 결과적으로 microarray 연구는 각 유전자들의 전사 상태를 개시, 발현, 종료에 해당하는 시간 경과에 관련지음으로써 어떻게 microarray 발현 윤곽이 프로그램된 생리 과정을 보여줄 수 있는지를 증명하였다. 또한 유전체 총괄차원에서의 연구는 이미 잘 규명된 현상일지라도, 새로운 정보를 추가로 밝힐 수 있다는 것을 보여주었다. 감염된 조직에서 세균의 RHA를 충분히 분리 및 정제할 수 없다는 기술적인 문제가 아직 있지만, 숙주안에 정착하고 증식하여 감염을 일으키는 상태에서의 유전자 발현을 규명하는 연구가 가능해진다면 병원체와 숙주 간의 대화 및 교전을 좀 더 확실히 이해할 수 있을 것이다.
The DNA microarray is now considered as the engine of functional genomics to provide a genome-wide snap-shot of the expression profiies in various microorganisms including Escherichia coli and Bacillus subtilis. These expression profiles may reveal, at the transcriptional level, that the microorganism adapts to new growth conditions by mobilizing the regulatory networks that govern the expression of virulence factors, the adaptive response, and the metabolic and biosynthetic pathways. In spite of the antibiotic use for decades, Streptococcus pneumoniae still remains as one of most important human pathogens. The microarray research on this pathogen has just begun and been limited to the induction of competence, a phenomenon unique to pnemococci and related species, and two-component signal transduction systems (TC-STS) required to adapt to a new environment. Microarray experiments demonstrate how expression profiling can illuminate a programmed physiological process by relating the transcriptional state of genes to a time course that marks its initiation, manifestation and decline. They also show that a genome wide study may always reveal new information, even about a well- studied phenomenon. Although it has not been possible yet to purify the enough amount of bacterial RNA from colonized or infected host tissues, the dialogue and the engagement between pathogen and host will be decoded in future to disclose the host-pathogen relationships in a gene-by-gene and site- and time-specific mode.
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