A whole-cell biosensor can obtain functional information about the effect of a stimulus on a living system and detect various chemical compounds. The immobilization technology stabilizing living cells on the surface is a significant factor for the construction of a whole-cell biosensor. For the efficient cell immobilization, gold-binding proteins (GBP) were displayed on the E. coli cell surface using a FadL outer membrane as an anchoring motif. The colorimetric and spectrometric methods were carried out to confirm the display of GBP. GBP-displaying cells were immobilized onto the gold surface and subsequently detected by a SPR measurement and an optical microscopy. Also, the degree of binding affinity by the concentration of cells and the repeating number of GBP was checked and pH study was carried out to find out the optimal binding condition. We confirmed that GBP-displaying cells were very stably immobilized on the gold surface for the long time. In addition, streptavidin was displayed on the same cell using an OprF outer membrane protein. Interaction between biotin-HRP and CSA displayed on the immobilized cells was detected by a SPR analysis to check the dual-display system and the potential ability as a biosensor. This dual-display system is not only the first approach in E. coli but also novel try for the efficient cell immobilization.
전세포 바이오센서는 변환기에 고정되어 있는 세포가 환경의 변화에 따른 기능적인 정보를 얻을 수 있고, 다양한 화합물을 선택적이며 신속하게 측정할 수 있다. 전세포 바이오 센서에서 중요한 점은 선택적이며 안정적으로 세포를 고정화하는 것이다. 효율적인 세포 고정을 위해 대장균 외막 단백질인 FadL을 표면 발현 모체로 사용하여 유전적으로 변형된 골드 결합 단백질(GBP)을 세포 표면에 발현시켰다. 세포 외막 발현을 확인하기 위해 colorimetric analysis와 spectrometric analysis를 수행하였다. 그리고 SPR analysis를 수행하여 GBP가 발현된 세포가 골드 센서 칩 표면에 선택적이며 안정적으로 고정이 되는 것을 확인하였다. 또한, 세포 수와 GBP의 반복되는 수에 따른 세포 고정화 정도를 확인하였고, pH 3.4 에서부터 pH 13.4 인 조건에서 세포가 안정적으로 고정되는 것을 확인하였다. 추가적으로 슈도모나스 외막 단백질인 OprF를 표면 발현 모체로 사용하여 GBP가 발현되는 세포에 streptavidin을 동시 발현시켰다. 이 세포가 센서 칩 표면에 고정이 되고 biotin-HRP와 반응하는 것을 SPR analysis를 통해 확인함으로써 대장균에서의 안정적인 dual-display system을 확립하였고 새로운 세포 고정화 방법을 제시하였다. 그리고, 다양한 기능을 갖출 수 있는 바이오센서의 응용 가능성을 보여주었다.
