• 미생물학회지
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• 제48권3호
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• pp.180-186
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• 2012

그람 음성균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 다양한 환경에 존재하는 기회감염성 병원균으로, 병원성의 발현에 쿼럼센싱(QS) 기전이 중요한 역할을 담당한다. 녹농균의 여러 QS 신호물질 수용체들 중 하나인 QscR은 다른 QS 수용체들과는 구분되는 특별한 특성들을 가진다. 본 연구에서는 이러한 특성들 중 특히 넓은 신호물질 특이성을 QscR에 부여해 주는 아미노산 잔기가 무엇인지 알아보기 위해, QscR의 72번째 threonine, 132번째 arginine, 140번째 threonine 잔기가 각각 isoleucine, methionine, isoleucine 잔기로 치환된 돌연변이 QscR들($QscR_{T72I}$, $QscR_{R132M}$, $QscR_{T140I}$)을 제조하였다. 이들의 활성을 측정해 보았을 때 $QscR_{R132M}$은 N-3-oxododecanoyl homoserine lactone (3OC12-HSL)에 대한 반응성이 사라졌고, $QscR_{T72I}$와 $QscR_{T140I}$는 민감성이 많이 감소하기는 하였으나 여전히 3OC12-HSL에 대한 반응성을 가지고 있었다. 이들 돌연변이 QscR들에 다양한 구조의 acyl-HSL을 처리해 보았을 때, $QscR_{T72I}$와 $QscR_{T140I}$는 야생형 QscR처럼 자기 자신의 신호물질인 3OC12-HSL 보다 N-decanoyl HSL (C10-HSL)이나 N-dodecanoyl HSL (C12-HSL)처럼 10개 혹은 12개의 탄소 사슬을 가지면서 3번째 탄소에 oxo-moiety가 없는 acyl-HSL에 대해 더 높은 반응성을 보였으며, $QscR_{R132M}$은 3OC12-HSL 뿐만 아니라 본 연구에서 사용된 어떤 acyl-HSL에도 반응성을 보이지 않았다. 또한 $QscR_{T72I}$와 $QscR_{T140I}$는 QscR 억제제인 5f에 의해 야생형 QscR과 비슷한 수준으로 활성이 억제되었다. 이러한 결과들은 130번째 arginine의 경우 QscR의 활성과 acyl-HSL들과의 결합에 중요한 역할을 하는 반면, 72번째와 140번째 threonine들의 경우 QscR의 활성에는 중요하지만, 다른 구조의 acyl-HSL들에 대한 선택적 결합이나, 경쟁적 억제자들의 결합 간섭에는 영향을 주지 않음을 시사하는 것이다.

• Molecules and Cells
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• 제37권6호
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• pp.480-486
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• 2014

Growth restriction by antibiotics is a common feature that pathogenic bacteria must overcome for survival. The struggle of bacteria to escape from growth restriction eventually results in development of antibiotic-resistance through the expression of a set of genes. Here we found that some physiologically important transcriptional regulators of Pseudomonas aeruginosa including QscR, a quorum sensing (QS) receptor, SoxR, a superoxide sensor-regulator, and AntR, a regulator of anthranilate-related secondary metabolism, are activated by various growth-restricted conditions. We generated the growth-restricted conditions by various methods, such as overexpression of PA2537 and treatment with antibiotics or disinfectants. The overexpression of PA2537, encoding an acyltransferase homologue, tightly restricted the growth of P. aeruginosa and significantly activated QscR during the growth restriction. Similarly, treatments with gentamycin, tetracycline, and ethanol also activated QscR near their minimal inhibitory concentrations (MICs). Some non-QS regulators, such as AntR and SoxR, were also activated near the MICs in the same conditions. However, LasR and PqsR, other QS receptors of P. aeruginosa, were not activated, suggesting that only a specific set of transcriptional regulators is activated by growth restriction. Since paraquat, a superoxide generator, significantly activated QscR and AntR, we suggest that the oxidative stress generated by growth restriction may be partly involved in this phenomenon.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제39권1호
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• pp.29-36
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• 2011

그람음성 간균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 비뇨기, 각막, 호흡기, 화상부위 등에 광범위하게 감염하는 기회감염성 병원균으로, 병원성의 발현에 세균의 세포밀도 인식 기전인 쿼럼 센싱(quorum sensing)이 매우 중요하게 관여한다. 사전 연구에서 녹농균 감염력을 제어하기 위한 방법으로 쿼럼 센싱의 주 신호물질인 N-3-oxododecanoyl-HSL(3OC12-HSL)의 분자 구조가 변형된 물질들을 합성하여 쿼럼 센싱 억제물질로 사용하고자 하였으며, 그 중 두 개의 물질들(5b, 5f)이 대장균을 이용한 스크리닝을 통해 녹농균의 주요 쿼럼 센싱 수용체 단백질인 LasR의 활성을 억제할 수 있음을 확인하였었다. 본 연구에서는 이 물질들의 효과를 보다 면밀히 분석하기 위하여 실제 녹농균에서 이 물질들이 쿼럼 센싱과 병독성을 억제할 수 있는지 분석해 보았다. 대장균을 이용한 리포터 분석에서와는 달리, 5b와 5f 모두 녹농균에서 직접 처리하였을 때는 LasR의 활성에 영향을 주지 못하였다. 대신 이 물질들은 녹농균의 또다른 쿼럼 센싱 수용체 단백질인 QscR의 활성에 선택적으로 영향을 주었다. 흥미롭게도 이 물질들의 효과는 대장균에서 얻어진 결과와는 달랐으며 다소 복잡하였다. 두 물질 모두 낮은 농도 범위(<10 ${\mu}m$)에서 QscR의 활성을 증가시켰으며, 높은 농도의 5f(${\approx}$1 mM)는 QscR을 강하게 억제하였다. 두 물질 모두 중요한 병독인자인 프로테아제 활성에는 영향을 주지 않으면서도, 만성감염을 매개하는데 중요한 생물막의 형성은 의미있게 감소시켰다. 특히 5f는 생물막의 성숙단계 보다는 녹농균 세포의 초기 부착을 억제하였다. 이러한 결과들을 바탕으로, 5f의 경우 독성의 증가 없이 생물막 형성을 억제할 수 있는 물질로 응용이 가능하다고 제안한다.

• 한국미생물학회:학술대회논문집
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• 한국미생물학회 2009년도 International Meeting of the Microbiological Society of Korea
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• pp.101-101
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• 2009

• 미생물학회지
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• 제46권3호
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• pp.240-247
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• 2010

그람음성 간균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 비뇨기, 결막(conjunctiva), 호흡기(respiratory system), 화상부위 등에 광범위하게 감염하며, 병원성의 발현에 세균의 세포밀도 인식기전인 쿼럼 센싱이 매우 중요하다고 알려진 기회감염성 병원균이다. 국내의 환자들에게 감염하는 녹농균에서 쿼럼 센싱의 중요성을 알아보기 위해 부산 백병원의 환자들로부터 189종의 녹농균을 분리 동정하였다. 이 임상 균주들에서 쿼럼 센싱 신호 물질의 발현을 리포터 균주를 이용한 고체 배지 확산법으로 조사하였다. 전체 임상 균주의 79.4%가 녹농균 야생형균주와 비슷하게 쿼럼 센싱 조절의 가장 상위 신호인식-조절단백질인 LasR을 충분히 활성화 시키는 수준으로 쿼럼 신호물질을 생성하였다. 반면 4.2% 정도는 신호물질을 합성하지 못하는 녹농균 돌연변이주와 비슷하게 LasR을 활성화 시키지 못하는 수준으로 쿼럼 신호물질을 생성하였다. 한편, 전체의 72.5%가 또 다른 쿼럼 신호인식-조절 단백질인 QscR을 충분히 활성화 시킬 수 있는 야생형 수준으로 신호물질을 생성한 반면, 9%가 QscR을 활성화 시키지 못하는 수준으로 신호물질을 생성하였다. 임상 균주들 중 특히 녹농균 감염이 의심되는 환자들에게서 유래한 74종을 선정하여 병독인자로 중요한 프로테아제 활성을 조사한 결과, 44.6%에서 프로테아제 활성이 낮아져 있었으며, 12.2%에서는 프로테아제 활성이 관찰되지 않았다. 같은 균들을 대상으로 만성감염에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 생물막 형성 능력을 확인하였을 때, 대부분이 야생형보다 생물막 형성능력이 떨어져 있었다. 또한 이 균주들의 운동성을 살펴본 결과 많은 균주들이 swarming과 twitching 능력이 저해되어 있었으며(전체의 51.4%가 reduced swarming activity, 전체의 41.9%가 reduced twitching activity), 관찰되지 않는 수준의 균주도 상당부분 있었다(전체의 28.4%가 swarming negative, 전체의 28.4%가 twitching negative). 본 연구결과는 쿼럼 센싱을 정상적으로 하는 임상 균주들 중에서도 상당 부분은 프로테아제 생성, 생물막 형성, 운동성 등의 특징들이 저해될 수 있음을 의미하며, 일부 임상 균주들은 그들의 쿼럼 활성과는 상관관계가 없는 독특한 패턴의 프로테아제 생성능과 생물막 형성능 및 운동성을 보여주고 있음을 확인하였다.