본 연구에서는 다제내성을 보이는 인체 병원균의 하나인 S. aureus에서 유래된 FtsZ 단백질의 유전자를 클로닝하고 대장균에 형질전환하여 재조합 단백질을 만들고, in vitro 상에서 폴리머 형성 활성을 측정하였다. Bradford 방법을 이용하여 SA FtsZ단백질의 농도를 측정한 후, SA FtsZ단백질의 폴리머 형성 활성을 확인하기 위해 형광계를 이용하여 excitation 방향과 $90^{circ}$의 방향에서 산란되는 빛의 양을 측정하는 방법을 사용하였을 때에 대조군에서는 빛이 산란되지 않았고, SA FtsZ 단백질에 GTP와 $Mg^{2+}$를 처리한 실험군에서만 빛이 산란되는 현상을 관찰하였다. 1분여의 시간이 지난 이후에는 다시 산란되는 빛이 줄어드는 것을 볼 수 있는데, 이것은 SA FtsZ 단백질의 아미노말단 도메인의 GTPase 활성에 의해서 GTP가 분해되어서 SA FtsZ 단백질의 폴리머가 단량체로 분해되었기 때문이라고 예측된다. 본 연구를 통하여 확립된 SA FtsZ 활성 측정 방법은 향후 SA FtsZ 단백질의 폴리머 형성을 저해하는 방식으로 S. aureus를 표적으로 하는 항생제 후보물질 도출을 위한 스크리닝 방법으로 사용될 수 있을 것이다.
Cytokinesis is the final stage of cell division, dividing one mother cell into two daughter cells. For the cutting of a plasma membrane during bacterial cytokinesis, a tubulin homolog FtsZ protein is recruited from the cytoplasm to the division site. FtsZ protein polymerizes in a GTP-dependent manner and its N-terminal domain has a GTPase activity. In this study, we have begun to characterize FtsZ from Staphylococcus aureus (SA). Full-length SA FtsZ was cloned into pRSFDuet-1 vector and the clone was transformed into a BL21 (DE3) star cell. The recombinant SA FtsZ protein was purified using Ni-NTA affinity chromatography and dialysis. Using a spectrofluorometer, we showed that SA FtsZ undergoes a GTP-dependant polymerization in vitro. The polymer of the SA FtsZ protein disappeared after a few minutes, suggesting that the polymer is degraded as the GTP is consumed. This assay system may well be applied for inhibitor screening targeting S. aureus FtsZ.
