Mutagenic Mechanism of Chloropropanols in Escherichia coli

대장균 변이주를 이용한 Chloropropanol 변이원성 기구의 해석

This study was designed to evaluate the mutagenicity and the primary mutagenic mechanism of chloropropanols by using various genotypes of E. coli WP2, E. coli TK and E. coli GW series strains. Chloropropanols showed the low mutagenic activities in E. coli WP2s and WP2 establishing the following order; 2,3-DCP> 3-MCPD>1,3-DCP. As compared with E. coli WP2s, the decrease of mutagenic activity and the increase of survival rate in E. coli WP2 $(WP2s\;uvrA^+)$ suggest that DNA lesions produced by chloropropanols could be easily removed by excision-repair system. From the diminution of mutagenic activity and survival rate in E. coli CM611 (WP2s lexA), it was confirmed that the mutagenesis by chloropropanols was dependent on the SOS-repair system. This fact could be also confirmed from the result that both the mutagenic activity and survival rate in E. coli TK610 (umuC) were much lower than those in E. coli TK603 $(umuC^+)$. In the experiment to examine the possibility that chloropropanols might have effects on the LexA of SOS response negative regulator, there was no variation in ${\beta}-galactosidase$ activities of E. coli GW1105 $[lexA3\;(Ind^-)]$ and GW1107 [lexA51 (Def)] by addition of the compounds, indicating that chloropropanols do not have any effects on the LexA, itself.

다양한 유전형질을 갖고 있는 E. coli WP series, E. coli TK series 및 E. coli GW series 변이주들을 이용하여 chloropropanol의 변이원성 기구를 해석하였다. 3종류의 chloropropanol 모두 E. coli WP2s와 WP67에서는 돌연변이활성이 나타났으나 E. coli WP2와 CM611에서는 변이원성이 거의 나타나지 않았으며 2,3-DCP>3-MCPD>1,3-DCP 순으로 돌연변이 활성을 나타내었다. E. coli WP2s와 비교하여 E. coli WP2 $(WP2s\;uvrA^+)$에서 돌연변이활성이 크게 감소한 반면 균 생존율이 상당히 증가한 결과로부터 절제수복에 의해 쉽게 제거되는 DNA 손상임을 확인할 수 있었으며, E. coli CM611(WP2s lexA102)에서 돌연변이활성 및 균 생존율 모두 상당히 감소된 결과로부터 이들 물질에 의한 주요 DNA 손상이 SOS 수복 의존성임이 시사되었다. 또한 E. coli TK610 (umuC)에서의 돌연변이율과 균 생존율은 그 대조 균주인 E. coli TK603 $(umuC^+)$에 비하여 상당히 감소하여 chloropropanol에 의한 돌연변이 유발은 umuC가 관여하는 SOS 수복을 통하여 일어나는 것으로 확인되었다. E. coli GW1105 [lexA3 (Ind)]와 GW1107 [lexA51 (Def)] 두 균주에서 ${\beta}-galactosidase$의 활성이 chloropropnaol 첨가에 의해 변화하지 않았기 때문에 SOS 반응의 repressor로 작용하는 LexA에 대하여 chloropropnol이 직접적으로 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서 chloropropanol에 의한 DNA 손상은 가장 기본적인 수복계라 할 수 있는 절제수복에 의하여 제거될 수 있으며, 돌연변이의 발생은 주로 SOS 수복계를 통하여 일어남을 확인할 수 있었다.