[학위논문]한국인 환자에게서 분리한 녹농균에서 쿼럼 센싱 관련 표현형의 분석 Analysis of quorum sensing-related phenotypes of Pseudomonas aeruginosa clinical isolates from Korean patients원문보기
그람 음성 간균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 비뇨기, 결막, 호흡기, 화상부위 등에 광범위하게 감염하며, 병원성의 발현에 세균의 세포밀도 인식기전인 쿼럼 센싱이 매우 중요하다고 알려진 기회감염성 병원균이다. 한국의 환자들에게 감염하는 녹농균에서 쿼럼 센싱의 중요성을 알아보기 위해 부산 백병원의 환자들로부터 189종의 녹농균을 분리 동정하였다. 이 임상 균주들에서 쿼럼 센싱 신호 물질의 발현을 리포터 균주를 이용한 고체 배지 확산 검출법으로 조사하였다. 전체 임상 균주의 대부분인 79.4%가 녹농균 야생형 균주와 비슷하게 쿼럼 센싱 조절의 가장 상위 신호인식-조절 단백질인 LasR을 충분히 활성화 시키는 수준으로 쿼럼 신호물질을 생성하였다. 반면 4.2%정도는 신호물질을 합성하지 못하는 녹농균 돌연변이주와 비슷하게 LasR을 활성화 시키지 못하는 수준으로 쿼럼 신호물질을 생성하였다. 한편, 전체의 72.5%가 또 다른 쿼럼 신호인식-조절 단백질인 QscR을 충분히 활성화 시킬 수 있는 야생형 수준으로 신호물질을 생성한 반면, 9%가 QscR을 활성화 시키지 못하는 수준으로 신호물질을 생성하였다. 임상 균주들 중 특히 녹농균 감염이 의심되는 환자들에게서 유래한 74종을 선정하여 병독인자로 중요한 ...
그람 음성 간균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 비뇨기, 결막, 호흡기, 화상부위 등에 광범위하게 감염하며, 병원성의 발현에 세균의 세포밀도 인식기전인 쿼럼 센싱이 매우 중요하다고 알려진 기회감염성 병원균이다. 한국의 환자들에게 감염하는 녹농균에서 쿼럼 센싱의 중요성을 알아보기 위해 부산 백병원의 환자들로부터 189종의 녹농균을 분리 동정하였다. 이 임상 균주들에서 쿼럼 센싱 신호 물질의 발현을 리포터 균주를 이용한 고체 배지 확산 검출법으로 조사하였다. 전체 임상 균주의 대부분인 79.4%가 녹농균 야생형 균주와 비슷하게 쿼럼 센싱 조절의 가장 상위 신호인식-조절 단백질인 LasR을 충분히 활성화 시키는 수준으로 쿼럼 신호물질을 생성하였다. 반면 4.2%정도는 신호물질을 합성하지 못하는 녹농균 돌연변이주와 비슷하게 LasR을 활성화 시키지 못하는 수준으로 쿼럼 신호물질을 생성하였다. 한편, 전체의 72.5%가 또 다른 쿼럼 신호인식-조절 단백질인 QscR을 충분히 활성화 시킬 수 있는 야생형 수준으로 신호물질을 생성한 반면, 9%가 QscR을 활성화 시키지 못하는 수준으로 신호물질을 생성하였다. 임상 균주들 중 특히 녹농균 감염이 의심되는 환자들에게서 유래한 74종을 선정하여 병독인자로 중요한 프로테아제 활성을 조사한 결과, 흥미롭게도 상당히 많은 균주(44.6%)에서 프로테아제 활성이 낮아져 있었으며, 12.2%에서는 프로테아제 활성이 관찰되지 않았다. 같은 균들을 대상으로 만성감염에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 생물막 형성 능력을 확인하였을 때, 대부분이 야생형보다 생물막 형성능력이 떨어져 있었다. 또한 이 균주들의 운동성을 살펴본 결과 흥미롭게도 상당히 많은 균주들이 swarming과 twitching 능력이 저해되어 있었으며(전체의 51.4%가 감소된 swarming activity, 전체의 41.9%가 감소된 twitching activity), 관찰되지 않는 수준의 균주도 상당부분 있었다(전체의 28.4%가 swarming 음성, 전체의 28.4%가 twitching 음성). 본 연구결과는 쿼럼 센싱을 정상적으로 하는 임상 균주들 중에서도 상당 부분은 프로테아제 생성, 생물막 형성, 운동성 등의 특징들이 저해될 수 있음을 의미하며, 일부 임상 균주들은 그들의 쿼럼 활성과는 상관관계가 없는 독특한 패턴의 프로테아제 생성능과 생물막 형성능 및 운동성을 보여주고 있음을 확인하였다.
그람 음성 간균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 비뇨기, 결막, 호흡기, 화상부위 등에 광범위하게 감염하며, 병원성의 발현에 세균의 세포밀도 인식기전인 쿼럼 센싱이 매우 중요하다고 알려진 기회감염성 병원균이다. 한국의 환자들에게 감염하는 녹농균에서 쿼럼 센싱의 중요성을 알아보기 위해 부산 백병원의 환자들로부터 189종의 녹농균을 분리 동정하였다. 이 임상 균주들에서 쿼럼 센싱 신호 물질의 발현을 리포터 균주를 이용한 고체 배지 확산 검출법으로 조사하였다. 전체 임상 균주의 대부분인 79.4%가 녹농균 야생형 균주와 비슷하게 쿼럼 센싱 조절의 가장 상위 신호인식-조절 단백질인 LasR을 충분히 활성화 시키는 수준으로 쿼럼 신호물질을 생성하였다. 반면 4.2%정도는 신호물질을 합성하지 못하는 녹농균 돌연변이주와 비슷하게 LasR을 활성화 시키지 못하는 수준으로 쿼럼 신호물질을 생성하였다. 한편, 전체의 72.5%가 또 다른 쿼럼 신호인식-조절 단백질인 QscR을 충분히 활성화 시킬 수 있는 야생형 수준으로 신호물질을 생성한 반면, 9%가 QscR을 활성화 시키지 못하는 수준으로 신호물질을 생성하였다. 임상 균주들 중 특히 녹농균 감염이 의심되는 환자들에게서 유래한 74종을 선정하여 병독인자로 중요한 프로테아제 활성을 조사한 결과, 흥미롭게도 상당히 많은 균주(44.6%)에서 프로테아제 활성이 낮아져 있었으며, 12.2%에서는 프로테아제 활성이 관찰되지 않았다. 같은 균들을 대상으로 만성감염에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 생물막 형성 능력을 확인하였을 때, 대부분이 야생형보다 생물막 형성능력이 떨어져 있었다. 또한 이 균주들의 운동성을 살펴본 결과 흥미롭게도 상당히 많은 균주들이 swarming과 twitching 능력이 저해되어 있었으며(전체의 51.4%가 감소된 swarming activity, 전체의 41.9%가 감소된 twitching activity), 관찰되지 않는 수준의 균주도 상당부분 있었다(전체의 28.4%가 swarming 음성, 전체의 28.4%가 twitching 음성). 본 연구결과는 쿼럼 센싱을 정상적으로 하는 임상 균주들 중에서도 상당 부분은 프로테아제 생성, 생물막 형성, 운동성 등의 특징들이 저해될 수 있음을 의미하며, 일부 임상 균주들은 그들의 쿼럼 활성과는 상관관계가 없는 독특한 패턴의 프로테아제 생성능과 생물막 형성능 및 운동성을 보여주고 있음을 확인하였다.
Pseudomonas aeruginosa is a gram (-) opportunistic human pathogen causing a wide variety of infections on lung, urinary tract, eyes, and burn wound sites, and quorum sensing (QS) plays an essential role in Pseudomonas pathogenesis. In order to investigate the importance of QS in the Pseudomonas infe...
Pseudomonas aeruginosa is a gram (-) opportunistic human pathogen causing a wide variety of infections on lung, urinary tract, eyes, and burn wound sites, and quorum sensing (QS) plays an essential role in Pseudomonas pathogenesis. In order to investigate the importance of QS in the Pseudomonas infections of Korean patients, 189 clinical strains of P. aeruginosa were isolated from the patients in Pusan Paik Hospital, Busan, South Korea. The QS signal production of these clinical isolates was measured by signal diffusion assay on solid media using reporter strains. While most clinical strains (79.4%) produced the QS signals as similar level as a wild type strain, PAO1 did, where LasR, the initial QS signal sensor-regulator was fully activated, a minority of them (4.2%) produced much less QS signals at the level to which LasR failed to respond. Similarly, while 72.5% of the clinical isolates produced QS signals enough to activate QscR, an another QS signal sensor-regulator, some of them (9%) produced the QS signals at much lower level where QscR was not activated. For further analysis, 74 clinical strains that were obtained from the patients under suspicion of Pseudomonas infection were selected and investigated for the total protease activity that is considered important for virulence. Interestingly, significant portion of them showed very low protease activity (44.6%) or no detectable protease activity (10.8%). When the biofilm-forming ability that is considered very important in chronic infection was examined, most isolates showed lower biofilm-forming activity than PAO1. Similarly, the motility reduced in significant portion of clinical isolates (reduced swarming activity in 51.4%, swarming-negative in 28.4%, reduced twitching activity in 41.9%, and twitching- negative in 28.4%). This result showed that while most of tested clinical isolates produced QS signals at the similar level to wild type, significantly reduced activities in the protease activity, biofilm formation, and motility were detected in considerable portion of them, and in some cases, clinical isolates showed unique patterns of motility, biofilm formation, and protease production that are not correlated to their QS activity.
Pseudomonas aeruginosa is a gram (-) opportunistic human pathogen causing a wide variety of infections on lung, urinary tract, eyes, and burn wound sites, and quorum sensing (QS) plays an essential role in Pseudomonas pathogenesis. In order to investigate the importance of QS in the Pseudomonas infections of Korean patients, 189 clinical strains of P. aeruginosa were isolated from the patients in Pusan Paik Hospital, Busan, South Korea. The QS signal production of these clinical isolates was measured by signal diffusion assay on solid media using reporter strains. While most clinical strains (79.4%) produced the QS signals as similar level as a wild type strain, PAO1 did, where LasR, the initial QS signal sensor-regulator was fully activated, a minority of them (4.2%) produced much less QS signals at the level to which LasR failed to respond. Similarly, while 72.5% of the clinical isolates produced QS signals enough to activate QscR, an another QS signal sensor-regulator, some of them (9%) produced the QS signals at much lower level where QscR was not activated. For further analysis, 74 clinical strains that were obtained from the patients under suspicion of Pseudomonas infection were selected and investigated for the total protease activity that is considered important for virulence. Interestingly, significant portion of them showed very low protease activity (44.6%) or no detectable protease activity (10.8%). When the biofilm-forming ability that is considered very important in chronic infection was examined, most isolates showed lower biofilm-forming activity than PAO1. Similarly, the motility reduced in significant portion of clinical isolates (reduced swarming activity in 51.4%, swarming-negative in 28.4%, reduced twitching activity in 41.9%, and twitching- negative in 28.4%). This result showed that while most of tested clinical isolates produced QS signals at the similar level to wild type, significantly reduced activities in the protease activity, biofilm formation, and motility were detected in considerable portion of them, and in some cases, clinical isolates showed unique patterns of motility, biofilm formation, and protease production that are not correlated to their QS activity.
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