Isolation and Characterization of a Marine Bacterium, Pseudomonas sp. YJ-1 with Anti-Methicillin Resistant Staphylococcus aureus Activity

The aim of this study was to isolate and identify marine bacterium with anti-methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) activity, and to purify the anti-MRSA compound, as well as to determine its activity and synergistic effects. Among the marine bacteria isolated in this study, the YJ-1 isolate had the strongest anti-MRSA activity. The YJ-1 isolate was identified on the basis of its biochemical characteristics and an analysis of 16S rRNA gene sequences. The YJ-1 isolate showed over 99.2% homology with Pseudomonas stutzeri, and was designated as a Pseudomonas sp. YJ-1. The optimal culture conditions were $25^{\circ}C$ and initial pH 7.0. For the purification of the anti-MRSA compounds, the YJ-1 was cultured in Pa PES-II medium, and the culture filtrates were extracted by ethyl acetate, hexane, and 80% MeOH. The 80% MeOH fraction was separated by a $C_{18}$ ODS column, silica gel chromatography and a reverse phase HPLC, to yield three anti-MRSA agents, the MR1, MR2, and MR3 compounds. When the MR1 compound of $250{\mu}g\;mL^{-1}$ concentration was applied to the MRSA cells, over 95% of bacterial cells was killed within 48 hr. Compared with vancomycin and ampicillin, the MR1 compound showed significant anti-MRSA activity. In addition, the anti-MRSA activity was increased by dose and time dependent manners. Furthermore, the combination of an MR1 compound with vancomycin produced a more rapid decrease in the MRSA cells than did the MR1 compound alone. Taken together, our results suggest that the Pseudomonas sp. YJ-1 and its anti-MRSA compounds could be employed as a natural antibacterial agent in MRSA infections.

항 Methicillin Resistant Staphylococcus aureus 활성을 가지는 해양미생물 Pseudomonas sp. YJ-1의 분리와 특성

본 연구의 목적은 항 methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) 활성을 가지는 해양미생물을 분리, 동정하고 항MRSA 물질을 분리 정제하여 그 물질의 활성과 시너지 효과를 밝히는 것이다. 본 연구에서 분리한 해양미생물 중에서, YJ-1 분리 균주가 가장 강한 항MRSA 활성을 나타내었다. YJ-1 균주는 생화학적 특성과 16S rRNA 유전자 염기서열에 기초하여 분류 동정되었다. YJ-1 균주의 염기서열은 Pseudomonas stutzeri와 99.2%의 상동성을 나타내어, Pseudomonas sp. YJ-1이라 명명하였다. 이 균주의 최적 성장조건은 $25^{\circ}C$와 초기 pH 농도 7.0이었다. 항MRSA 물질들을 분리정제하기 위하여 YJ-1 균주를 PPES-II 배지에 배양하였으며, 배양 상등액을 ethyl acetate, hexane과 80% MeOH로 순차적으로 추출하였다. 활성을 보인 80% MeOH 분획을 $C_{18}$ ODS 칼럼 크로마토그래피, silica gel 크로마토그래피와 역상 HPLC법으로 순차적으로 정제하여 항MRSA 활성을 가지는 3개의 순수물질 MR1, MR2 및 MR3를 얻었다. $250{\mu}g\;mL^{-1}$ 농도의 MR1 물질을 MRSA 세포에 접종했을 때, MRSA 세포의 95%가 48시간 이내에 사멸하였다. 활성을 vancomycin 및 ampicillin과 비교해 보아도, MR1 물질은 보다 우수한 항MRSA 활성을 나타내었다. 또한 항MRSA 활성은 투여량과 시간에 비례하여 증가하였다. 더욱이 MR1 물질과 vancomycin을 조합하여 시너지 효과를 보았을 때, MR1 물질을 단독으로 투여했을 때보다 신속한 MRSA 세포의 감소를 관찰할 수 있었다. 이상의 결과를 종합해보면, MRSA 감염에 있어서 Pseudomonas sp. YJ-1과 이것이 생산하는 항MRSA 물질은 천연 항균제로서 기여할 수 있으리라 판단된다.