Quorum sensing 결핍 세균에서 생물막 형성의 시간적 추이 분석 (Time-course Analysis of Biofilm Formation in Quorum Sensing-deficient Bacteria)

서지정보

· 발행기관 : 한국미생물학회
· 수록지 정보 : 미생물학회지 / 50권 / 2호 / 108 ~ 133페이지
· 저자명 : 김수경, 이미난, 이준희

초록

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)과 비브리오 불니피쿠스균(Vibrio vulnificus)은 그람 음성의 병원균들로써, quorum sensing(QS) 기전을 통해 병원성을 발현하는 세균들이다. 이들 병원균의감염은 많은 경우 생물막 형성에 의해 매개된다고 알려져 있는데,이에 본 연구에서는 P. aeruginosa와 V. vulnificus를 대상으로QS 기전의 유무에 따른 생물막 형성의 시간적 추이를 분석해 보았다. 그 결과 P. aeruginosa의 경우 QS 기전이 결핍된 균주가 야생형에 비해 초기 부착은 더 잘 하였으나, 이후 생물막 구조의 성숙 능력은 야생형에 비해 현저히 떨어짐을 알 수 있었다. 이러한특성 때문에 야생형과 QS 결핍 균주의 생물막 형성을 시간의 추이에 따라 정량적으로 비교해 보면 초기 10시간 정도 까지는 QS결핍 균주가 더 많은 생물막을 형성하다가, 이후 야생형이 더 많이 생물막을 형성하는 역전 현상이 관찰되었다. V. vulnificus는P. aeruginosa와는 달리 QS 결핍 균주가 야생형보다 더 많은 생물막을 형성한다고 보고된 균주이다. 이 균주에서 같은 방식으로생물막 형성을 조사해 본 결과, 108시간의 장시간 동안에도 항상QS 결핍 균주가 야생형 보다 더 많은 생물막을 형성하여, 역전 현상은 관찰되지 않았다. 이 결과는 P. aeruginosa의 경우에는 QS기전이 초기 부착은 저해하는 방향으로, 성숙과정은 촉진시키는방향으로 작용하며, V. vulnificus에서는 일관되게 생물막 형성을저해하는 방향으로 작용함을 보여주는 것이다. 따라서 생물막 제어를 위한 타겟으로 QS기전을 이용할 때에는 제어하고자 하는생물막 형성 단계와 세균 종을 함께 고려하여야 한다고 제안한다.

영어초록

Pseudomonas aeruginosa and Vibrio vulnificus are Gram-negative human pathogens, which exert their virulencethrough quorum sensing (QS) regulation. The infection of these pathogens have been known to be mediated bybiofilm formation in many cases and this study carried out the time-course analysis of biofilm formation dependingon the QS regulation in P. aeruginosa and V. vulnificus. In P. aeruginosa, our results demonstrated that QS-deficientmutant better attached to surface at initial stage of biofilm formation, but poorly proceeded to the maturation of thebiofilm structure, while wild type less attached at initial stage but developed highly structured biofilm at late stage.
Because of this, the quantitative comparison of biofilm formation between wild type and the QS mutant showed thereversion; the QS mutant formed more biofilm until 10 h after inoculation than wild type, but wild type formedmuch more biofilm after 10 h than QS mutant. V. vulnificus has been reported to form more biofilm with themutation on QS system. When we performed the same time-course analysis of the V. vulnificus biofilm formation,the reversion was not detected even with prolonged culture for 108 h and the QS mutant always forms more biofilmthan wild type. These results indicate that the QS regulation negatively affects the attachment at early stage butpositively facilitates the biofilm maturation at late stage in P. aeruginosa, while the QS regulation has a negativeeffect on the biofilm formation throughout the biofilm development in V. vulnificus. Based on our results, we suggestthat the developmental stage of biofilm and bacterial species should be considered when the QS system is targetedfor biofilm control.

참고자료

· 없음