녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 쿼럼 센싱 수용체인 QscR의 활성에 영향을 미치는 아미노산 잔기 분석 (Analysis of Amino Acid Residues Affecting the Activity of QscR,a Quorum Sensing Receptor of Pseudomonas aeruginosa)

서지정보

· 발행기관 : 한국미생물학회
· 수록지 정보 : 미생물학회지 / 48권 / 3호 / 180 ~ 186페이지
· 저자명 : 박수진, 김수경, 이준희

초록

그람 음성균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 다양한환경에 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 중특히 넓은 신호물질 특이성을 QscR에 부여해 주는 아미노산 잔기가 무엇인지 알아보기 위해, QscR의 72번째 threonine, 132번째arginine, 140번째 threonine 잔기가 각각 isoleucine, methionine,isoleucine 잔기로 치환된 돌연변이 QscR들(QscRT72I, QscRR132M,QscRT140I)을 제조하였다. 이들의 활성을 측정해 보았을 때QscRR132M은 N-3-oxododecanoyl homoserine lactone (3OC12-HSL)에 대한 반응성이 사라졌고, QscRT72I와 QscRT140I는 민감성이많이 감소하기는 하였으나 여전히 3OC12-HSL에 대한 반응성을 가지고 있었다. 이들 돌연변이 QscR들에 다양한 구조의acyl-HSL을 처리해 보았을 때, QscRT72I와 QscRT140I는 야생형QscR처럼 자기 자신의 신호물질인 3OC12-HSL 보다 N-decanoyl HSL (C10-HSL)이나 N-dodecanoyl HSL (C12-HSL)처럼 10개혹은 12개의 탄소 사슬을 가지면서 3번째 탄소에 oxo-moiety가 없는 acyl-HSL에 대해 더 높은 반응성을 보였으며, QscRR132M은3OC12-HSL 뿐만 아니라 본 연구에서 사용된 어떤 acyl-HSL에도 반응성을 보이지 않았다. 또한 QscRT72I와 QscRT140I는 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.

영어초록

Pseudomonas aeruginosa, a Gram-negative bacterium, is an ubiquitous and opportunistic human pathogen, which expresses many virulence factors through quorum sensing (QS) regulation. QscR, one of the QS signal receptors of P. aeruginosa, has unique features that make it possible to distinguish QscR from other QS receptors. In the present study, we focused on amino acid residues responsible for such a broad signal specificity of QscR. Thus we constructed mutant QscRs: QscRT72I, QscRR132M, and QscRT140I by substituting 72nd threonine, 132nd arginine, and 140th threonine residues with isoleucine, methionine, and isoleucine, respectively by site-directed mutagenesis.
When we examined the activity of these mutant QscRs, QscRR132M failed to respond to N-3-oxododecanoyl homoserine lactone (3OC12-HSL), but QscRT72I and QscRT140I remained the ability to respond to 3OC12-HSL despite much reduction of the sensitivity. When we treated a variety of acyl-HSLs with different structure, QscRT72I and QscRT140I showed better responsiveness to N-decanoyl HSL (C10-HSL) or N-dodecanoyl HSL (C12-HSL) that has no oxo-moiety at 3rd carbon of acyl group than to 3OC12-HSL, and QscRR132M showed no responsiveness to any acyl-HSLs tested here. In addition, QscRT72I and QscRT140I were inhibited by 5f, a QscR inhibitor as similarly as wild type QscR was. These results suggest that while the 130th arginine is crucial in both activity and acyl-HSL binding of QscR, the 72nd and 140th threonines are important in the activity, but they are little responsible for the discrimination of acyl-HSLs or competitive inhibitor.

참고자료

· 없음