다양한 균주들을 대상으로 무작위로 신물질을 스크리닝하는 방법은 많은 노력과 시간이 소요되는 방법이며, 신물질을 발견하는 비율도 계속 낮아지고 있다. 따라서 기존 균주들을 대상으로 microarray 기술을 이용한 target-directed screening기술의 개발은, 학문적 뿐만 아니라 산업적으로도 중요한 의미를 가진다. 본 연구에서는, 이미 분리된 방선균각각의 유전체를 대상으로 microarray 분석을 통해, 새로운 생리활성 물질 생산균주 및 생합성 유전자를 확보할 수 있는 기법을 개발하기 위한 기초실험을 수행하였다. 즉, 기존에 알려진 생리활성물질 생합성 유전자들을 확보하여 DNA chip을 제조하였으며, 유전체 염기서열이 밝혀진 S. coelicolor 균주를 대상으로 그 효율성을 검증하였다. 전체적으로 유전자 상동성이 높을수록 반응감도도 높은 편이었으나, 이러한 상환관계가 일치하지 않는 유전자들도 있었다. 이와 같은 문제는, probe 유전자의 G+C 비율$(\%)$을 서로 비슷하게 구성하거나, 반응조건을 최적화 시킨다면 DNA chip의 효율성을 더욱 높일 수 있을 것으로 판단된다. DNA microarray를 통한 생리활성물질 발굴 연구는 세계적으로도 보고된 바 없는 새로운 접근방법으로서, 본 연구에서 시도하고 있는 방법은 발굴 target과 대상을 지정하고 시도되기 때물에, 효율면에서 무작위 스크리닝과는 비교되지 않을 정도로 높을것으로 예상된다. 또한 본 연구와 같은 접근방법을 최적화 시킨다면, 방선균뿐만 아니라 다른 미생물부터 생리활성물질 및 생합성유전자 스크리닝에도 효과적으로 응용할 수 있을 것이다.
Streptomyces produces many kinds of secondary-metabolites including antibiotics. Screening of a new compound and elucidation of a biosynthetic pathway for the secondary metabolites are very important fields of biology, however, there is a main problem that most of the identified compounds are already researched compounds. To solve these problems, a microarray system that is based on the data related to the biosynthetic genes for secondary-metabolites was designed. For the main contents of DNA microarray, the important genes for the bio-synthesis of aminoglycosides, polyenes group, enediyne group, alpha-glucosidase inhibitors, glycopeptide group, and orthosomycin group were chosen. A DNA microarray with 69 genes that were involved in the bio-synthesis for the antibiotics mentioned above was prepared. The usability of the DNA microarray was confirmed with the chromosomal DNA and total RNA extracted from S. coelicolor whose genomic sequence had already been reported.
