금속부식을 유발하는 대표적인 미생물인 황환원 세균(sulfate reducing bacteria, SRB)은 SO₄^2-를 최종 전자 수용체로 사용한 후 이를 강한 부식성 물질인 H₂S로 환원시키고, 이에 따라 황환원 세균은 금속 표면에 생물막을 형성하면서 금속을 산화시켜 부식을 일으키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 황환원 세균에 의한 생물막의 형성과 금속 부식을 ...
금속부식을 유발하는 대표적인 미생물인 황환원 세균(sulfate reducing bacteria, SRB)은 SO₄^2-를 최종 전자 수용체로 사용한 후 이를 강한 부식성 물질인 H₂S로 환원시키고, 이에 따라 황환원 세균은 금속 표면에 생물막을 형성하면서 금속을 산화시켜 부식을 일으키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 황환원 세균에 의한 생물막의 형성과 금속 부식을 SEM(Scanning Electron Microscopy)과 AFM(Atormic Force Microscopy)을 이용하여 측정하였다. 또한 황환원 세균이 생물막을 형성하는 과정이 세포간 연락체계(cell-cell communication)와 관련되어 있을 가능성을 확인하기 위하여 이들 세균의 quorum sensing에 대해 조사하였다. 황환원 세균의 quorum 여부를 조사하기 위하여 이미 quorum sensing system을 가지고 있다고 알려진 Vibrio fisheri, Vibrio haroeyi, Agrobacterium tumefaciens NT1/pDCI41E33, Chromobacterium violaceum CVO26 등을 사용하여 황환원 세균의 대표적인 미생물인 Desulfovibrio vulgaris와 Desulfovibrio desulfuricans가 이들 세균과 동일 또는 유사한 quorum system을 보유하는지 확인하였다. 그 결과, D. vulgaris와 D. desulfuricans의 배양액이 V. harveyi의 quorum phenotype(발광)을 발현시킴을 발견하였고, 이로 미루어 D. vulgaris와 D. desulfuricans는 V. harveyi와 유사한 quorum system을 보유한 것으로 판단하였다. D. vulgaris와 D. desulfuricans의 배양액은 V. harveyi의 quorum system I 과 II를 모두 발현시켰으며 황환원 세균의 배양액으로부터 quorum signal인 autoinducer-1(AI -1)과 autoinducer- 2(AI -2)를 chloroform으로 추출하여 이를 TLC(Thin Layer Chromatography)bioassay 방법을 이용하여 분리, 확인하였고 각 물질의 R_f 값을 구한 결과, D. vulgaris와 D. desulfuricans 모두 AI-1은 0.89, AI-2는 0.35로 동일하게 측정되었다. 이 두가지 황환원 세균의 autoinducer 생산 거동을 살펴본 결과 AI-1 유사물질과 AI-2 유사물질이 모두 성장곡선과 유사하게 지연기에서 빛의 양이 적다가 지수성장기에서는 급격히 증가하고 정지기 초기에서 가장 많은 발광량을 나타내었다. 그러나 단위 균체랑당 발광량은 지연기에서 가장 높게 조사되었다. D. desulfuricans의 경우에는 AI-1 유사물질과 AI-2 유사물질 모두 지연기에서 발광량이 급격히 증가하다가 감소한 후 성장곡선과 같이 지수성장기에서 지수적으로 증가하다가 정지기 초기에서 가장 높게 조사되었다. 이를 균체랑당 발광량으로 비교하였을 때 D. desulfuricans도 D. vulgaris와 유사하게 지연기 부분에서 가장 높은 것으로 확인되었다. 위의 결과로 미루어 D. vulgaris와 D. desulfuricans의 quorum phenotype은 세포 성장시 지연기에서 지수 성장기로 전환되는 과정에서 알려지지 않은 어떤 역할을 하는 것으로 사료되며 이것은 황환원 세균의 생물막 형성과정과도 연관이 있을 것으로 추측된다.
금속부식을 유발하는 대표적인 미생물인 황환원 세균(sulfate reducing bacteria, SRB)은 SO₄^2-를 최종 전자 수용체로 사용한 후 이를 강한 부식성 물질인 H₂S로 환원시키고, 이에 따라 황환원 세균은 금속 표면에 생물막을 형성하면서 금속을 산화시켜 부식을 일으키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 황환원 세균에 의한 생물막의 형성과 금속 부식을 SEM(Scanning Electron Microscopy)과 AFM(Atormic Force Microscopy)을 이용하여 측정하였다. 또한 황환원 세균이 생물막을 형성하는 과정이 세포간 연락체계(cell-cell communication)와 관련되어 있을 가능성을 확인하기 위하여 이들 세균의 quorum sensing에 대해 조사하였다. 황환원 세균의 quorum 여부를 조사하기 위하여 이미 quorum sensing system을 가지고 있다고 알려진 Vibrio fisheri, Vibrio haroeyi, Agrobacterium tumefaciens NT1/pDCI41E33, Chromobacterium violaceum CVO26 등을 사용하여 황환원 세균의 대표적인 미생물인 Desulfovibrio vulgaris와 Desulfovibrio desulfuricans가 이들 세균과 동일 또는 유사한 quorum system을 보유하는지 확인하였다. 그 결과, D. vulgaris와 D. desulfuricans의 배양액이 V. harveyi의 quorum phenotype(발광)을 발현시킴을 발견하였고, 이로 미루어 D. vulgaris와 D. desulfuricans는 V. harveyi와 유사한 quorum system을 보유한 것으로 판단하였다. D. vulgaris와 D. desulfuricans의 배양액은 V. harveyi의 quorum system I 과 II를 모두 발현시켰으며 황환원 세균의 배양액으로부터 quorum signal인 autoinducer-1(AI -1)과 autoinducer- 2(AI -2)를 chloroform으로 추출하여 이를 TLC(Thin Layer Chromatography)bioassay 방법을 이용하여 분리, 확인하였고 각 물질의 R_f 값을 구한 결과, D. vulgaris와 D. desulfuricans 모두 AI-1은 0.89, AI-2는 0.35로 동일하게 측정되었다. 이 두가지 황환원 세균의 autoinducer 생산 거동을 살펴본 결과 AI-1 유사물질과 AI-2 유사물질이 모두 성장곡선과 유사하게 지연기에서 빛의 양이 적다가 지수성장기에서는 급격히 증가하고 정지기 초기에서 가장 많은 발광량을 나타내었다. 그러나 단위 균체랑당 발광량은 지연기에서 가장 높게 조사되었다. D. desulfuricans의 경우에는 AI-1 유사물질과 AI-2 유사물질 모두 지연기에서 발광량이 급격히 증가하다가 감소한 후 성장곡선과 같이 지수성장기에서 지수적으로 증가하다가 정지기 초기에서 가장 높게 조사되었다. 이를 균체랑당 발광량으로 비교하였을 때 D. desulfuricans도 D. vulgaris와 유사하게 지연기 부분에서 가장 높은 것으로 확인되었다. 위의 결과로 미루어 D. vulgaris와 D. desulfuricans의 quorum phenotype은 세포 성장시 지연기에서 지수 성장기로 전환되는 과정에서 알려지지 않은 어떤 역할을 하는 것으로 사료되며 이것은 황환원 세균의 생물막 형성과정과도 연관이 있을 것으로 추측된다.
Microbiologically influenced corrosion (MIC) of metal is common in the natural environment and sulfate reducing bacteria are representative microorganisms for MIC. Biofilm and pitting of copper by SRB were observed using AFM and SEM. We found that biofilm formation by SRB on the metal surface might ...
Microbiologically influenced corrosion (MIC) of metal is common in the natural environment and sulfate reducing bacteria are representative microorganisms for MIC. Biofilm and pitting of copper by SRB were observed using AFM and SEM. We found that biofilm formation by SRB on the metal surface might be controlled by quorum sensing, which is a cell density dependent regulation of cell metabolism. As cell free culture fluids (spent media) of Desulfovibrio vulgaris and D. desulfuricans were tested for quorum sensing related test strains, it was found that spent media of two SRB induced increased luminescence of Vibrio harveyi BB886 (sensor 1+, sensor 2-) and BB170 (sensor 1-, sensor 2+). As a result of TLC bioassay, it was confirmed that quorum signal molecules, autoinducer-1 and 2, were contained in spent media of SRB. It was proved that quorum systems relating SRB are homologous to V harveyi. Quorum activities of D. vulgaris and D. desulfuricans appeared to be parallel to growth patterns, i.e., it was low in the lag phase, highly increased in the exponential phase, and reached maximum in the stationary phase. Interestingly, however, luminescence of V harveyi BB886 and BB170 induced by a unit cell mass of the SRB showed a maximal peak in the late lag phase. Hence, it was suspected that quorum sensing of these two SRB play unknown roles in shifting cells from dormant to growth stages.
Microbiologically influenced corrosion (MIC) of metal is common in the natural environment and sulfate reducing bacteria are representative microorganisms for MIC. Biofilm and pitting of copper by SRB were observed using AFM and SEM. We found that biofilm formation by SRB on the metal surface might be controlled by quorum sensing, which is a cell density dependent regulation of cell metabolism. As cell free culture fluids (spent media) of Desulfovibrio vulgaris and D. desulfuricans were tested for quorum sensing related test strains, it was found that spent media of two SRB induced increased luminescence of Vibrio harveyi BB886 (sensor 1+, sensor 2-) and BB170 (sensor 1-, sensor 2+). As a result of TLC bioassay, it was confirmed that quorum signal molecules, autoinducer-1 and 2, were contained in spent media of SRB. It was proved that quorum systems relating SRB are homologous to V harveyi. Quorum activities of D. vulgaris and D. desulfuricans appeared to be parallel to growth patterns, i.e., it was low in the lag phase, highly increased in the exponential phase, and reached maximum in the stationary phase. Interestingly, however, luminescence of V harveyi BB886 and BB170 induced by a unit cell mass of the SRB showed a maximal peak in the late lag phase. Hence, it was suspected that quorum sensing of these two SRB play unknown roles in shifting cells from dormant to growth stages.
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