• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권3호
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• pp.248-257
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• 2009

Vibrio harveyi 쿼럼 센싱 (quorum sensing; QS) 신호전달에 대한 저해제들이 주 신호물질인 N-3-hydroxybutanoyl-L-homoserine lactone(3-OH-$C_4$-HSL)의 분자 구조를 변형함에 의해 개발되었다. 일련의 구조 변형체들인 N-(3-hyoxysulfonyl)-L-homoserine lactones(HSHLs)들은 고체상 유기합성법 (solid-phase organic synthesis method)으로 합성되었다. 이 물질들의 생체내 쿼럼 센싱 저해능이 V. harveyi 발광을 이용한 bloassay를 system에 의해 측정되었을 때, 모두 의미있는 저해효과를 보여주었다. 이 물질들과 3-OH-$C_4$-HSL 수용체 단백질인 LuxN 사이의 상호작용을 분석하기 위하여 LuxN의 신호 결합 부위를 다른 acyl-HSL 결합 단백질들과의 유사성에 기초하여 시험적으로 결정하였다. 이 추정 신호결합 부위의 부분적 삼차구조를 ORCHESTRA program을 이용하여 예측하였으며, 이 부위 내에서 3-OH-$C_4$-HSL와 HSHLs의 결합 형태와 에너지를 계산하였다. 이렇게 모델링을 통해 얻어진 결과와 생체 내 bioassay를 통해 얻어진 결과의 비교를 통해, 수용체 단백질과 그 리간드 사이의 상호 작용에 관한 in silica 해석이 특히 단백질의 삼차 구조에 대한 정보가 제한적인 경우에 보다 나은 저해제 개발을 위한 유용한 방법이 될 수 있음을 제안한다.

• 미생물학회지
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• 제44권4호
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• pp.352-357
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• 2008

난배양성 세균의 배양효율을 증진시킬 수 있다고 보고된 배지 첨가물들이 포함된 다양한 종류의 빈영양 배지들을 대상으로 배양효율을 비교평가하고 최적의 배양조건을 모색하였으며, 평가된 배지를 사용하여 토양시료로부터 순수 분리된 난배양성 세균들의 계통분류학적 위치를 분석하였다. 배지 첨가물로는 토양의 화학적 조성을 반영하기 위한 토양추출액(soil extract), 부식질산의 유사체(humic acid analogue)인 anthraquinone disulfonate, 정족수인식 신호물질(quorum-signaling compounds)인 acyl homoserine lactones, 과산화물(exogenous peroxide)로부터 세균을 보호하기 위한 catalase가 사용되었다. $CO_2$ 과분압(5%, v/v) 조건에서 60일간 배양하였을 때, catalase가 첨가된 배지가 가장 높은 세균집락수(CFU)를 보였다. 이 배지로부터 147개의 균주를 무작위적으로 선택하여 순수분리하고 16S rRNA 유전자의 염기서열을 이용한 계통학적 분석을 실시한 결과, 순수분리된 균주의 약30%가 이전에 배양 또는 발견된 적이 없는 새로운 종(species)에 속하며, 이 중 약 25%는 새로운 과(family)에 속하는 세균일 가능성이 있는 것으로 나타났다. 또한 난배양성 토양세균으로 알려진 phylum Acidobacteria에 속하는 세균들이 성공적으로 배양되었다는 결과를 고려하면, 본 연구에서 사용된 배지 및 배양조건은 난배양성 토양세균의 배양은 물론 신 분류군의 발굴에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권11호
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• pp.1908-1919
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• 2015

This work investigated the potential of curcumin (CCM) and (-)-epigallocatechin gallate (EGCG) to inhibit N-acyl homoserine lactone (AHL)-mediated biofilm formation in gram-negative bacteria from membrane bioreactor (MBR) activated sludge. The minimum inhibitory concentrations (MICs) of CCM alone against all the tested bacteria were 200-350 μg/ml, whereas those for EGCG were 300-600 μg/ml. Biofilm formation at one-half MICs indicated that CCM and EGCG alone respectively inhibited 52-68% and 59-78% of biofilm formation among all the tested bacteria. However, their combination resulted in 95-99% of biofilm reduction. Quorum sensing inhibition (QSI) assay with known biosensor strains demonstrated that CCM inhibited the expression of C4 and C6 homoserine lactones (HSLs)-mediated phenotypes, whereas EGCG inhibited C4, C6, and C10 HSLs-based phenotypes. The Center for Disease Control biofilm reactor containing a multispecies culture of nine bacteria with one-half MIC of CCM (150 μg/ml) and EGCG (275 μg/ml) showed 17 and 14 μg/cm² of extracellular polymeric substances (EPS) on polyvinylidene fluoride membrane surface, whereas their combination (100 μg/ml of each) exhibited much lower EPS content (3 μg/cm²). Confocal laser scanning microscopy observations also illustrated that the combination of compounds tremendously reduced the biofilm thickness. The combined effect of CCM with EGCG clearly reveals for the first time the enhanced inhibition of AHL-mediated biofilm formation in bacteria from activated sludge. Thus, such combined natural QSI approach could be used for the inhibition of membrane biofouling in MBRs treating wastewaters.

• 식물병연구
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• 제24권2호
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• pp.162-169
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• 2018

The GacS/GacA system in the root colonizer Pseudomonas chlororaphis O6 is a key regulatory system of many traits relevant to the plant probiotic nature of this bacterium. The work in this paper elucidates proteins using proteomics approach in P. chlororaphis O6 under the control of the cytoplasmic regulatory protein, GacA. A gacA mutant of P. chlororaphis O6 showed loss in production of phenazines, acyl homoserine lactones, hydrogen cyanide, and protease, changes that were associated with reduced in vitro antifungal activity against plant fungal pathogens. Production of iron-chelating siderophore was significantly enhanced in the gacA mutant, also paralleling changes in a gacS mutant. However, proteomic analysis revealed proteins (13 downregulated and 7 upregulated proteins in the mutant compared to parental strain) under GacA control that were not apparent by a proteomic study of a gacS mutant. The putative identity of the downregulated proteins suggested that a gacA mutant would have altered transport potentials. Notable would be a predicted loss of type-VI secretion and PEP-dependent transport. Study of mutants of these GacA-regulated proteins will indicate further the features required for probiotic potential in this rhizobacterium.

• 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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• 제24권11호
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• pp.1574-1582
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• 2014

Bacteria recognize changes in their population density by sensing the concentration of signal molecules, N-acyl-homoserine lactones (AHLs). AHL-mediated quorum sensing (QS) plays a key role in biofilm formation, so the interference of QS, referred to as quorum quenching (QQ), has received a great deal of attention. A QQ strategy can be applied to membrane bioreactors (MBRs) for advanced wastewater treatment to control biofouling. To isolate QQ bacteria that can inhibit biofilm formation, we isolated diverse AHL-degrading bacteria from a laboratory-scale MBR and sludge from real wastewater treatment plants. A total of 225 AHL-degrading bacteria were isolated from the sludge sample by enrichment culture. Afipia sp., Acinetobacter sp. and Streptococcus sp. strains produced the intracellular QQ enzyme, whereas Pseudomonas sp., Micrococcus sp. and Staphylococcus sp. produced the extracellular QQ enzyme. In case of Microbacterium sp. and Rhodococcus sp., AHL-degrading activities were detected in the whole-cell assay and Rhodococcus sp. showed AHL-degrading activity in cell-free lysate as well. There has been no report for AHL-degrading capability in the case of Streptococcus sp. and Afipia sp. strains. Finally, inhibition of biofilm formation by isolated QQ bacteria or enzymes was observed on glass slides and 96-well microtiter plates using crystal violet staining. QQ strains or enzymes not only inhibited initial biofilm development but also reduced established biofilms.

• 생명과학회지
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• 제25권2호
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• pp.136-150
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• 2015

Pseudomonas syringae pv. tabaci 11528은 담배를 숙주로 하여 wildfire disease를 일으키는 식물 병원성 세균이다. P. syringae pv. tabaci psyR deletion mutant를 이용하여 swarming motility, tabtoxin 생산능, siderophore 생산능, AHL 생산능 등의 phenotypic test를 수행하였다. psyR deletion mutant는 wild-type 균주보다 swarming motility가 증가하였고, tabtoxin 생산 또한 증가하였다. 하지만 siderophore와 AHL 생산능은 감소하였고 virulence 또한 지연되었다. 이러한 결과로 PsyR이 QS regulator로 작용한다는 사실과 더불어 병원성 유전자의 조절에도 관여한다는 것을 확인하였다. PsyR이 각각의 병원성 유전자의 발현을 조절하는 regulator들에게 미치는 영향을 전사단계에서 확인하기 위해 fur, gacA, psyI, prhI, prhA, hrpR, hrpA 유전자들을 정량적 real-time PCR (qRT-PCR) 방법으로 확인하였다. 또한 PsyR에 의한 병원성 유전자 조절이 DNA상에 직접적으로 결합하여 일어나는 것인지 아니면 다른 경로를 통해 간접적으로 일어나는 것인지를 확인할 필요가 있어 정제한 PsyR 단백질과 병원성 관련 유전자들의 upstream region 서열을 이용하여 electrophoretic mobility shift assay (EMSA)를 수행한 결과 본 연구에서 선정한 병원성 관련 유전자들이 PsyR에 의해 직접적으로 조절되지는 않는다는 사실을 밝혔다.