[논문]장시간 생장 조건에서 Streptococcus mutans의 급격한 세포사 표현형 분석

김정남

doi:10.5352/jls.2021.31.12.1072

장시간 생장 조건에서 Streptococcus mutans의 급격한 세포사 표현형 분석
Rapid Cell Death Phenotype of Streptococcus mutans under Prolonged Growth Conditions 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.31 no.12, 2021년, pp.1072 - 1078

김정남 (부산대학교 자연과학대학 미생물학과)

초록
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구강 병원체 Streptococcus mutans는 인간 충치를 일으키는 주요한 원인균 중 하나로 알려져 있다. 효과적인 구강 건강관리를 위해 치약과 구강 청결제를 포함한 다양한 치과 위생 제품을 사용하고 있지만, 음식 섭취 후 구강 미생물의 재발은 빈번하게 발생한다. 본 연구는 치아우식증의 원인균인 S. mutans를 장시간 배양 시, 관찰된 급격한 세포사가 어느 시점에 유도되는지 분석하고 이러한 생장특성이 특이 대사물질의 분비와 밀접한 관련이 있는지 평가하고자 하였다. 특히, S. mutans의 생균수는 전체 72시간의 배양 중 24시간 이후에 급격히 감소한 반면, 지표균주인 대장균은 동일한 시간에 일정한 수준의 생균수를 유지하였다. 다음으로 S. mutans 배양액에 동종의 세포사를 유도하는 특정 신호물질이 포함되어 있는지를 확인하기 위해 균주의 배양 24시간 후에 배양액을 회수하였다. 비록 세포의 성장이 완전히 복구되지 않았지만, 배양액의 산성 pH를 중화하고 포도당을 보충한 조건에서 복구된 표현형이 일부 관찰되었다. 그러나 배양액의 낮은 pH의 중화만으로는 세포 생장이 전혀 회복되지 않았다. 이러한 S. mutans의 세포사는 영양소 고갈뿐만 아니라 신호전달과 밀접하게 연관될 수 있으므로 이러한 생존 표현형에 대한 이해는 S. mutans의 생물학에서 세포 간 신호전달체계에 대한 새로운 지식을 제공할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The oral pathogen Streptococcus mutans is considered a major causative agent of dental caries in humans. The use of dental hygiene products, including toothpaste and mouthwash, is used for caries control. However, food intake can lead to the recurrence of oral microorganisms. This study aimed to explore why this bacterium dies so quickly during prolonged incubation and to assess whether this growth characteristic is closely associated with the secretion of metabolic products. Notably, the number of live S. mutans cells rapidly declined after 24 hr during the entire period tested, whereas the number of Escherichia coli cells, an indicator strain, remained steady over the same period. To test whether the S. mutans supernatants contained possible signals that accelerated the death of neighbor cells, we obtained the individual supernatants at the above time points. Following pH neutralization, the cells in which the supernatant was supplemented with glucose grew well. However, pH adjustment alone could not fully recover cell growth in conditions in which the supernatant was supplemented, with or without glucose. These phenotypes of S. mutans may be associated with signaling, not only resulting from nutrient depletion. The findings on the survival phenotype of S. mutans provide new insights into cell-cell communication in the biology of this bacterium.

주제어

표/그림 (4)

표 Table 1. List of strains and plasmids used in this study
그림 Fig. 1. Growth and survival measurements. S. mutans (A) and E. coli (B) wild-type strains were grown to early-exponential phase in BHI or LB media and diluted 1:100 ratio in fresh medium. The growth was monitored at 1-hr intervals for 72 hr under aerobic or anaerobic conditions, indicated by dot lines. The survival rate was determined by colony-forming units (CFUs) at each time point tested, indicated by bars. *, differs the number of live cells between 16-hr and 24-hr incubation at p<0.05. The results are expressed as mean values for three biological repeats, with error bars indicating the standard deviation.
그림 Fig. 2. Microscopy observation of GFP-expressing cells. The E. coli (A) and S. mutans (B) cells were grown in BHI or LB medium, respectively, and obtained at different time points. The cultures were fixed on a glass slide and observed at 100× magnification using a Carl Zeiss DE with Axio observer 3.
그림 Fig. 3. Growth phenotypes of a S. mutans strain in BHI medium precultured for 24 hr. Cells were grown in triplicate to mid-exponential phase in BHI medium and diluted 1:100 into the 24-hr precultured BHI medium with only a mineral oil overlay (A), adjusted to pH7 (B), supplemented with 20 mM glucose (C), or supplemented with 20 mM glucose and adjusted to pH7 (D). The color lines (blue, orange, gray, yellow, and green) indicate the ratio (0, 30, 50, 70, and 100%, respectively) of the precultured medium to fresh BHI.

AI 본문요약
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문제 정의

특히, 본 연구에서 S. mutans의 급감하는 생균 수가 세포 외부로 분비된 펩타이드 또는 대사물질을 매개로 한 신호전달체계에 의한 PCD와 관련이 있는지를 확인하고자 하였다. 또한, 새로운 영양배지와 생장억제가 관찰된 시간의 배양액을 다양한 비율로 혼합하여 세포 외부로 분비된 물질의 여부와 함께 그 효과를 검증하고자 하였다.
mutans의 급감하는 생균 수가 세포 외부로 분비된 펩타이드 또는 대사물질을 매개로 한 신호전달체계에 의한 PCD와 관련이 있는지를 확인하고자 하였다. 또한, 새로운 영양배지와 생장억제가 관찰된 시간의 배양액을 다양한 비율로 혼합하여 세포 외부로 분비된 물질의 여부와 함께 그 효과를 검증하고자 하였다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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