• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권12호
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• pp.1330-1335
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• 2011

N-Acyl homoserine lactones (AHLs) serve as the vital quorum-sensing signals that regulate the virulence of the pathogenic bacterium Erwinia carotovora. In the present study, an approach to efficiently restrain the pathogenicity of E. carotovora-induced soft rot disease is described. Bacillus thuringiensis-derived N-acyl homoserine lactonase (AiiA) was projected onto the surface of Pseudomonas putida cells, and inoculation with both strains was challenged. The previously identified N-terminal moiety of the ice nucleation protein, InaQ-N, was applied as the anchoring motif. A surface display cassette with inaQ-N/aiiA was constructed and expressed under the control of a constitutive promoter in P. putida AB92019. Surface localization of the fusion protein was confirmed by Western blot analysis, flow cytometry, and immunofluorescence microscopy. The antagonistic activity of P. putida MB116 expressing InaQ-N/AiiA toward E. carotovora ATCC25270 was evaluated by challenge inoculation in potato slices at different ratios. The results revealed a remarkable suppressing effect on E. carotovora infection. The active component was further analyzed using different cell fractions, and the cell surface-projected fusion protein was found to correspond to the suppressing effect.

• 미생물학회지
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• 제50권2호
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• pp.128-136
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• 2014

Acyl homoserine lactone (AHL) 분해효소인 lactonase는 높은 기질 특이성을 지니기 때문에 경제적이고 효율적인 쿼럼 저해 기술로 이용될 가능성을 지니고 있다. 본 연구에서는 Chromobacterium violaceum CV026과 Agrobacterium tumefaciens NTL4를 바이오센서로 이용하여 biofouling이 일어난 역삼투막 시료로부터 쿼럼 센싱과 관련된 생물막 형성을 억제하는 6종의 균주를 분리 연구하였다. 분리된 균주는 모두 Bacillus 속으로 동정되었으며, AHL 분자의 acyl 사슬 길이나 치환 종류에 상관 없이 쿼럼 저해활성을 보여주었다. 균주들은 Pseudomonas aeruginosa PAO1에 의한 생물막 형성을 46.7-58.3% 정도 감소시켰으며 이 때 저해물질은 열처리에 민감한 특성을 보여주었다. 분리 균주 중 RO1S-5를 이용하여 N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserine lactone (3-oxo-C12 AHL)과 반응시킨 결과, 상응하는 acyl homoserine (3-oxo-C12-HS)이 생성되는 것을 LC-MS로 확인하여 쿼럼 저해가 lactonase 활성에 의한 것임을 규명하였다. AHL 물질에 대한 높은 특이성 등을 감안할 때 분리 균주 RO1S-5는 생물막 형성과 관련된 질병이나 산업공정 중 발생하는 biofouling을 해결하는데 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권2호
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• pp.83-91
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• 2012

본 총설은 N-acyl-homoserine lactone (AHL)에 기반한 quorum sensing(QS)을 비롯한 다양한 QS 시스템 및 생물막 형성과의 관련성에 대한 연구 동향을 정리하였다. 또한 anti-QS으로서 quorum quenching 전략을 이용한 생물막 억제 연구 동향에 대해 중점적으로 서술하였다. 세균의 독특한 신호전달 체계인 QS는 AHL과 같은 특정한 신호분자의 농도에 의해 세균의 집단적 행동 양식이 결정되는 세포밀도-의존성 유전자 발현 조절 메커니즘이다. QS 시스템은 미생물의 부착 및 생물막 형성에 있어 중요한 역할을 한다. AI-1이나 AI-2에 의한 QS는 생물막 형성 과정에 필요한 세포외 다당류, 단백질, 세포 외 DNA 등 주요한 구성 성분 등의 생산뿐만 아니라, 세균의 운동성 조절, 부착, 생물막 해체 과정까지도 조절하는 기능을 한다. 일부 세균의 경우 QS시스템 이외에도 second messenger로 알려진 c-di-GMP에 의한 signaling이 QS와 서로 연결되어 생물막 형성이나 병독성과 같은 타깃들을 함께 조절한다. 생물막은 병원성 세균에 의한 감염 시 여러 가지 병독성 가운데 가장 중요한 요소 중 하나이기 때문에, 생물막 형성을 조절하는 QS를 차단하기 위한 다양한 anti-quorum sensing 전략이 연구되고 있다. Anti-QS 접근 방식은 의학적 이용뿐만 아니라 물에 노출되어있는 MBR을 비롯한 많은 산업적 장치 등에서 생물막 형성으로 인한 손상 및 오염을 방지하기 위해 쓰일 수 있다. Anti-QS 전략 중 신호분자인 AHL을 무력화 시키는 quorum quenching 효소(AHL-lactonase, AHL-acylase, oxidoreductas)를 이용하여 생물막 형성을 억제할 수 있으며, 막을 이용한 수처리 공정에서 막에 발생하는 biofouling을 완화시킬 수 있는 새로운 anti-fouling 처리 기술로서 이러한 QQ 효소의적용 가능성을 보여 주고 있다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권6호
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• pp.937-945
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• 2020

N-acyl-homoserine lactone (AHL)-mediated quorum sensing (QS) plays a major role in development of biofilms, which contribute to rise in infections and biofouling in water-related industries. Interference in QS, called quorum quenching (QQ), has recieved a lot of attention in recent years. Rhodococcus spp. are known to have prominent quorum quenching activity and in previous reports it was suggested that this genus possesses multiple QQ enzymes, but only one gene, qsdA, which encodes an AHL-lactonase belonging to phosphotriesterase family, has been identified. Therefore, we conducted a whole genome sequencing and analysis of Rhodococcus sp. BH4 isolated from a wastewater treatment plant. The sequencing revealed another gene encoding a QQ enzyme (named jydB) that exhibited a high AHL degrading activity. This QQ enzyme had a 46% amino acid sequence similarity with the AHL-lactonase (AidH) of Ochrobactrum sp. T63. HPLC analysis and AHL restoration experiments by acidification revealed that the jydB gene encodes an AHL-lactonase which shares the known characteristics of the α/β hydrolase family. Purified recombinant JydB demonstrated a high hydrolytic activity against various AHLs. Kinetic analysis of JydB revealed a high catalytic efficiency (k_cat/K_M) against C4-HSL and 3-oxo-C6 HSL, ranging from 1.88 x 10⁶ to 1.45 x 10⁶ M^-1 s^-1, with distinctly low K_M values (0.16-0.24 mM). This study affirms that the AHL degrading activity and biofilm inhibition ability of Rhodococcus sp. BH4 may be due to the presence of multiple quorum quenching enzymes, including two types of AHL-lactonases, in addition to AHL-acylase and oxidoreductase, for which the genes have yet to be described.