• Animal Bioscience
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• 제37권2_spc호
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• pp.337-345
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• 2024

Ruminants possess a specialized four-compartment forestomach, consisting of the reticulum, rumen, omasum, and abomasum. The rumen, the primary fermentative chamber, harbours a dynamic ecosystem comprising bacteria, protozoa, fungi, archaea, and bacteriophages. These microorganisms engage in diverse ecological interactions within the rumen microbiome, primarily benefiting the host animal by deriving energy from plant material breakdown. These interactions encompass symbiosis, such as mutualism and commensalism, as well as parasitism, predation, and competition. These ecological interactions are dependent on many factors, including the production of diverse molecules, such as those involved in quorum sensing (QS). QS is a density-dependent signalling mechanism involving the release of autoinducer (AIs) compounds, when cell density increases AIs bind to receptors causing the altered expression of certain genes. These AIs are classified as mainly being N-acyl-homoserine lactones (AHL; commonly used by Gram-negative bacteria) or autoinducer-2 based systems (AI-2; used by Gram-positive and Gram-negative bacteria); although other less common AI systems exist. Most of our understanding of QS at a gene-level comes from pure culture in vitro studies using bacterial pathogens, with much being unknown on a commensal bacterial and ecosystem level, especially in the context of the rumen microbiome. A small number of studies have explored QS in the rumen using 'omic' technologies, revealing a prevalence of AI-2 QS systems among rumen bacteria. Nevertheless, the implications of these signalling systems on gene regulation, rumen ecology, and ruminant characteristics are largely uncharted territory. Metatranscriptome data tracking the colonization of perennial ryegrass by rumen microbes suggest that these chemicals may influence transitions in bacterial diversity during colonization. The likelihood of undiscovered chemicals within the rumen microbial arsenal is high, with the identified chemicals representing only the tip of the iceberg. A comprehensive grasp of rumen microbial chemical signalling is crucial for addressing the challenges of food security and climate targets.

• 미생물학회지
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• 제42권4호
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• pp.277-285
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• 2006

본 연구에서는 신경인성 방광으로 요도 카테터를 유치하고 있는 환자의 카테터로부터 카테터 내 요로감염(Catheter-Associate Urinary Tract Infection; CA-UTI)에 관여하는 박테리아인 Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa 그리고 Staphylococcus aureus를 순수 분리, 동정하였다. 이 균주들을 대상으로 하여 quorum sensing mechanism을 규명하는 기초 연구로 각 균주의 quorum sensing 신호물질인 autoinducer (AIs)를 합성하는 유전자의 mRNA 발현을 확인하고, 정략분석 하였다. 각 세 균주를 단일과 세 균주의 혼합으로 24시간, 30일 동안 배양하며 일정 시간 간격으로 sample을 얻었다. 이 중 24시간 배양한 sample을 가지고 reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)을 수행하여 각 AIs 합성 유전자가 발현되는 최초 박테리아 밀도를 확인하였다. 단일배양에서 E. coli와 S. aureus의 AIs 합성 유전자(ygaG와 luxS)의 mRNA가 발현되는 최초 박테리아 밀도는 $2.4{\times}20^5$ CFU/ml, $5.4{\times}10^6$ CFU/ml 이었으며 P. aeruginosa의 rhlI와 lasI의 경우 $6.9{\times}10^4$ CFU/ml로 나타났다. 세 균주의 혼합배양에서 ygaG와 luxS의 mRNA가 발현되는 최초 박테리아 밀도는$7.3{\times}10^5$ CFU/ml, $1.6{\times}10^7$ CFU/ml이었으며 rhlI와 lasI의 경우 $2.1{\times}10^5$ CFU/ml로 나타났다. 또한 30일 배양한 sample의 RT-PCR 결과, 배양초기부터 각 AIs 합성 유전자들의 mRNA가 30일 동안 일정한 양만큼 지속적으로 발현됨을 확인하였다. Real-time RT-PCR을 이용한 AIs 합성 유전자의 mRNA 발현을 정량 분석한 결과 각 균주에서 단일배양보다 혼합배양시 AIs 합성 유전자의 발현이 더 많았다. 가장 많은 발현량의 차이를 보인 경우 E. coli ygaG의 mRNA 발현량은 단일배양보다 세 균주의 혼합배양시 최고 약 30배 이상이 증가하였고, P. aeruginosa rhlI의 경우 단일배양보다 혼합배양시 최고 약 40배, P. aeruginosa lasI의 경우 최고 약 250배 그리고 S. aureus luxS의 경우는 단일배양보다 혼합배양시 최고 약 5배 이상 mRNA 발현량이 증가하였다. 또한 세 균주의 4가지 유전자 중 P. aeruginosa의 rhlI와 lasI의 mRNA가 가장 많은 양으로 발현됨을 확인하였다.

• 미생물학회지
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• 제48권3호
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• pp.207-211
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• 2012

이 연구의 목적은 코리네형 균주(Corynebacterium glutamicum)에 존재하는 acyltransferase 유전인자의 발현에 관여하는 autoinducer에 대한 정보를 얻기 위해 다양한 종류의 균주에서 얻은 세포배양액(cell-free culture fluids)을 처리하여 발현에 미치는 효과를 조사하는 것이다. 다양한 배양시간동안 얻은 Agrobacterium tumefaciens의 세포배양액은 acyltransferase의 발현을 전혀 증가시키지 못하는 것으로 관찰되었다. 반면 AI-1과 AI-2를 분비하는 것으로 알려진 Vibrio harveyi BB120($AI-1^+$, $AI-2^+$)을 지수성장기까지 배양시켜 얻은 세포배양액은 acyltransferase의 발현을 증가시키는 것으로 관찰되었다. 이들 autoinducer가 미치는 효과를 조사하기 위하여 돌연변이 균주인 MM77 ($AI-1^-$, $AI-2^-$)과 BB152 ($AI-1^-$, $AI-2^+$)를 사용하여 조사한 결과, 이들 균주에서 얻은 세포배양액은 BB120와는 달리 acyltransferase의 발현을 증가시키지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 보아 acyltransferase의 발현은 AI-1에 의한 효과로 보이며, 이를 확인하기 위해 V. harveyi BB152와 같이 AI-2만을 분비하는 것으로 알려진 Escherichia coli ($AI-1^-$, $AI-2^+$)를 사용하였다. 하지만 E. coli 세포배양액은 acyltransferase의 발현을 증가시키는 것으로 관찰되었다. 이들 결과는 코리네형 균주에 존재하는 autoinducer는 기존에 알려진 형태의 신호분자와 차이가 있을 것이며, 코리네형 균주외에 V. harveyi와 E. coli에도 존재하여 종간 상호작용(interspecies communication)에 관여할 것으로 보인다.