진균의 분화과정은 다양한 환경요인에 의하여 영향을 받는다. 모델 사상성 진균인 Aspergillus nidulans의 경우 빛이 존재하거나 높은 염 농도, 비 발효성 당에 의하여 무성분화가 촉진되며 반대로 빛이 없거나 발효성 당이 풍부할 때, 그리고 저산소 조건일 경우 유성분화를 촉진하게 된다. 또한 veA나 nsdD와 같은 유성생식 양성조절유전자들도 유성분화를 유도하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 A. nidulans에서 $CO_2$의 농도와 분화패턴의 관계를 알아보고자 하였다. 정상적인 조건에서 $veA^+$ 야생형 균주는 유성생식과 무성생식이 균형을 이룬 상태의 분화를 진행하게 된다. 그러나 5% 정도의 높은 $CO_2$ 조건에서 배양하였을 경우 무성분화는 일어나지 않고 유성생식으로만 분화과정이 일어나게 된다. 뿐만 아니라 이러한 분화 양상은 veA와 nsdD에 의존적으로 일어나게 된다. 고농도의 $CO_2$ 조건이라 할지라도 $veA^-$ 혹은 $nsdD^-$ 돌연변이 균주에서는 유성분화는 일어나지 않고 무성분화만이 일어나는 것을 관찰할 수 있었는데, 이는 $CO_2$ 농도가 높아져도 유성생식에 있어서 이들 유전자의 기능이 필요하다는 것을 시사한다. 또한 5% $CO_2$ 조건은 인간 병원성 진균에게 있어서 사람의 신체 내에 살아남기 위하여 적응하여야 하는 대기 조건으로, 이러한 A. nidulans의 $CO_2$ 농도에 따른 분화양상의 변화는 A. fumigatus와 같은 인간 병원균의 생리, 분화적 변화에 대한 비교분석에 사용될 수 있다.
진균의 분화과정은 다양한 환경요인에 의하여 영향을 받는다. 모델 사상성 진균인 Aspergillus nidulans의 경우 빛이 존재하거나 높은 염 농도, 비 발효성 당에 의하여 무성분화가 촉진되며 반대로 빛이 없거나 발효성 당이 풍부할 때, 그리고 저산소 조건일 경우 유성분화를 촉진하게 된다. 또한 veA나 nsdD와 같은 유성생식 양성조절유전자들도 유성분화를 유도하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 A. nidulans에서 $CO_2$의 농도와 분화패턴의 관계를 알아보고자 하였다. 정상적인 조건에서 $veA^+$ 야생형 균주는 유성생식과 무성생식이 균형을 이룬 상태의 분화를 진행하게 된다. 그러나 5% 정도의 높은 $CO_2$ 조건에서 배양하였을 경우 무성분화는 일어나지 않고 유성생식으로만 분화과정이 일어나게 된다. 뿐만 아니라 이러한 분화 양상은 veA와 nsdD에 의존적으로 일어나게 된다. 고농도의 $CO_2$ 조건이라 할지라도 $veA^-$ 혹은 $nsdD^-$ 돌연변이 균주에서는 유성분화는 일어나지 않고 무성분화만이 일어나는 것을 관찰할 수 있었는데, 이는 $CO_2$ 농도가 높아져도 유성생식에 있어서 이들 유전자의 기능이 필요하다는 것을 시사한다. 또한 5% $CO_2$ 조건은 인간 병원성 진균에게 있어서 사람의 신체 내에 살아남기 위하여 적응하여야 하는 대기 조건으로, 이러한 A. nidulans의 $CO_2$ 농도에 따른 분화양상의 변화는 A. fumigatus와 같은 인간 병원균의 생리, 분화적 변화에 대한 비교분석에 사용될 수 있다.
Fungal development is largely affected by many environmental factors. In a model filamentous fungus Aspergillus nidulans, asexual development is promoted by exposure of light, presence of salt and non-fermentable sugars. In other hand, sexual development is largely induced by absence of light, ferme...
Fungal development is largely affected by many environmental factors. In a model filamentous fungus Aspergillus nidulans, asexual development is promoted by exposure of light, presence of salt and non-fermentable sugars. In other hand, sexual development is largely induced by absence of light, fermentable sugars and hypoxic condition. Also, some important genes including veA and nsdD play positive roles in activating sexual development. Here, we reported that the effect of high concentration of $CO_2$ on developmental decision in A. nidulans. When wild-type $veA^+$ strain was cultured in normal condition, sexual and asexual development occurred in balanced manner. However, high concentration of $CO_2$ (~5%) strongly activated sexual development and inhibited asexual development. Furthermore, this $CO_2$ effect was controlled by the veA or nsdD gene. High $CO_2$ culture of $veA^-$ or $nsdD^-$ mutant didn't activate sexual development, suggesting that the activation of sexual development induced by high $CO_2$ cannot overcome the genetic requirement of sexual development such as veA or nsdD. Since 5% $CO_2$ is an important condition for human pathogenic fungi for surviving and adapting in human body, this developmental pattern of A. nidulans affected by $CO_2$ concentration may provide interesting clues for comparative study with human fungal pathogens including Aspergillus fumigatus.
Fungal development is largely affected by many environmental factors. In a model filamentous fungus Aspergillus nidulans, asexual development is promoted by exposure of light, presence of salt and non-fermentable sugars. In other hand, sexual development is largely induced by absence of light, fermentable sugars and hypoxic condition. Also, some important genes including veA and nsdD play positive roles in activating sexual development. Here, we reported that the effect of high concentration of $CO_2$ on developmental decision in A. nidulans. When wild-type $veA^+$ strain was cultured in normal condition, sexual and asexual development occurred in balanced manner. However, high concentration of $CO_2$ (~5%) strongly activated sexual development and inhibited asexual development. Furthermore, this $CO_2$ effect was controlled by the veA or nsdD gene. High $CO_2$ culture of $veA^-$ or $nsdD^-$ mutant didn't activate sexual development, suggesting that the activation of sexual development induced by high $CO_2$ cannot overcome the genetic requirement of sexual development such as veA or nsdD. Since 5% $CO_2$ is an important condition for human pathogenic fungi for surviving and adapting in human body, this developmental pattern of A. nidulans affected by $CO_2$ concentration may provide interesting clues for comparative study with human fungal pathogens including Aspergillus fumigatus.
, 2010). 본 연구에서는 A. nidulans 야생형 균주인 FGSC A4가 5% CO2 농도 조건에서 특이적으로 유성분화를 진행하는 것을 관찰하였으며, 정상적인 CO2 농도(0.033%) 및 고농도의 CO2(5%)에서 보여주는 분화 양상이 유성분화 양성조절 유전자인 veA나 nsdD가 정상적이지 않은 돌연변이 균주에서도 동일하게 유성분화가 촉진되는지 또는 이러한 유전자의 영향을 받아 고농도 CO2 조건에서도 유성분화가 진행되지 않는지에 대한 여부를 조사하고자 하였다.
제안 방법
, 2010) 등을 사용하였다. 완전배지(CM) 및 균주의 배양조건은 Han 등(2010)의 조건에 따라 사용하였고 고농도 CO2 배양은 GasPack EZ CO2 Pouch system(BD, USA)을 사용하였으며, 모든 균주들은 37℃에서 배양하였다.
대상 데이터
)를 사용하였다. 또한 비교분석을 위한 돌연변이 균주로는 veA1 돌연변이를 가지고 있는 FGSC A26(biA1, veA1)과 veA 유전자 제거 돌연변이균주인 ΔveA28 (pabaA1; argB2; pyroA4; chaA1 ΔveA::argB) (Kim et al., 2009), nsdD 유전자 제거 돌연변이균주인 KOD2 (ΔargB::trpC; ΔnsdD::argB; choA1)(Kim et al., 2009), 그리고 배양과정에서 CO2 농도를 확인하기 위하여 CA 유전자 canB 제거 돌연변이 균주인 ΔcanB(pyrG89; pyroA4, ΔnkuA::argB; riboB2; ΔcanB::AfpyrG)(Han et al., 2010) 등을 사용하였다. 완전배지(CM) 및 균주의 배양조건은 Han 등(2010)의 조건에 따라 사용하였고 고농도 CO2 배양은 GasPack EZ CO2 Pouch system(BD, USA)을 사용하였으며, 모든 균주들은 37℃에서 배양하였다.
본 연구에는 야생형 균주로 Fungal Genetics Stock Center 에서 제공한 FGSC A4 (veA+)를 사용하였다. 또한 비교분석을 위한 돌연변이 균주로는 veA1 돌연변이를 가지고 있는 FGSC A26(biA1, veA1)과 veA 유전자 제거 돌연변이균주인 ΔveA28 (pabaA1; argB2; pyroA4; chaA1 ΔveA::argB) (Kim et al.
성능/효과
1A, Table 1). 균주 배양시의 CO2 농도의 확인을 위하여 ΔcanB 균주를 같이 접종하였는 바, 정상 농도의 CO2 조건에서는 ΔcanB 균주가 자라지 못하고 5% CO2 조건에서만 ΔcanB 균주가 성장을 하므로 유성분화의 유도가 5% CO2에서만 일어나는 것을 쉽게 확인할 수 있었다. 또한 이러한 고농도 CO2에 의한 유성분화 촉진은 유성분화 양성 조절 유전자인 veA 나 nsdD의 활성을 통하여 일어나는데, Fig.
균주 배양시의 CO2 농도의 확인을 위하여 ΔcanB 균주를 같이 접종하였는 바, 정상 농도의 CO2 조건에서는 ΔcanB 균주가 자라지 못하고 5% CO2 조건에서만 ΔcanB 균주가 성장을 하므로 유성분화의 유도가 5% CO2에서만 일어나는 것을 쉽게 확인할 수 있었다. 또한 이러한 고농도 CO2에 의한 유성분화 촉진은 유성분화 양성 조절 유전자인 veA 나 nsdD의 활성을 통하여 일어나는데, Fig. 1B와 같이 고농도 CO2 조건이 주어진다 할지라도 veA의 기능이 정상적이지 않거나 제거된 경우(veA1 혹은 ΔveA) 및 nsdD 유전자가 제거된 경우(ΔnsdD)에는 유성분화로의 촉진이 일어나지 않는 것을 알 수 있다 (Fig. 1B, Table 1).
실험 결과, Fig. 1A에서 보는 바와 같이 야생형 균주인 FGSC A4를 일반적인 배양조건 (~0.033% CO2) 과 약 5%의 고농도 CO2 조건에서 배양하였을 때 분화양상이 뚜렷 하게 바뀌며 고농도 CO2 조건은 저산소 조건과 유사하게 유상분화를 촉진하고 무성분화를 억제하는 것을 알 수 있다(Fig. 1A, Table 1). 균주 배양시의 CO2 농도의 확인을 위하여 ΔcanB 균주를 같이 접종하였는 바, 정상 농도의 CO2 조건에서는 ΔcanB 균주가 자라지 못하고 5% CO2 조건에서만 ΔcanB 균주가 성장을 하므로 유성분화의 유도가 5% CO2에서만 일어나는 것을 쉽게 확인할 수 있었다.
후속연구
, 2010; Elleuche and Pggeler, 2010). 그러므로 A. nidulans에서의 CO2 농도 변화에 따른 분화 결정의 변화는 기초적인 진균 생리 및 분화과정 뿐만 아니라 인간 병원균의 인체내 적응기작에 있어서도 흥미로운 정보를 제공할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 기존에 사용하고 있던 유성생식 유도조건인 저산소조건 뿐만 아니라 고 CO2 조건을 활용하여도 동일한 분화패턴을 얻을 수 있으므로 유성분화 배양 실험에 있어서도 좋은 유도조건을 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
nidulans에서의 CO2 농도 변화에 따른 분화 결정의 변화는 기초적인 진균 생리 및 분화과정 뿐만 아니라 인간 병원균의 인체내 적응기작에 있어서도 흥미로운 정보를 제공할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 기존에 사용하고 있던 유성생식 유도조건인 저산소조건 뿐만 아니라 고 CO2 조건을 활용하여도 동일한 분화패턴을 얻을 수 있으므로 유성분화 배양 실험에 있어서도 좋은 유도조건을 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Aspergillus nidulans가 유전학적 모델 시스템으로 오래 사용된 이유는?
사성성 진균인 Aspergillus nidulans는 토양미생물이며, 유성 및 무성생식기관을 모두 가지고 있는 homothallic fungus이다. 간단한 합성배지에서도 배양이 용이하고 유성, 무성생식뿐만 아니라 준유성생식 생활사를 가지고 있어 다양한 유전학적 분석이 가능하므로 유전학적 모델 시스템으로 오랫동안 사용되어 왔다(Pontecorvo et al., 1953).
A. nidulans의 nsdD 유전자가 암호화하고 있는 것은 무엇입니까?
유성분화는 무성분화와 달리 자실체(fruiting body)를 형성하여 그 내부에서 meiosis를 통한 포자형성이 일어나므로 이를 위해서 많은 유전자들이 관여할 것으로 추측되나 아직 유성분화를 직접적으로 조절하는 것으로 알려진 유전자는 많지 않다. 현재까지 알려진 유성분화 조절 유전자들 중 대표적인 유전자중 하나는 nsdD 유전자로 이 유전자는 GATA type zinc finger를 가진 전사인자를 암호화하고 있으며 이 유전자가 제거되거나 돌연변이가 생겼을 경우 유성분화를 하지 못하게 되고 과다발현되었을 경우 유성분화를 촉진하게 하여 유성분화의 양성조절인자(positive regulator)로 알려져 있다(Han et al., 2001).
Aspergillus nidulans는 어떤 균입니까?
사성성 진균인 Aspergillus nidulans는 토양미생물이며, 유성 및 무성생식기관을 모두 가지고 있는 homothallic fungus이다. 간단한 합성배지에서도 배양이 용이하고 유성, 무성생식뿐만 아니라 준유성생식 생활사를 가지고 있어 다양한 유전학적 분석이 가능하므로 유전학적 모델 시스템으로 오랫동안 사용되어 왔다(Pontecorvo et al.
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