초록 ▼

Vibrio vulnificus 감염증은 오염된 어패류를 생식하였을 때 발생하는 원발성 패혈증과 해수 또는 갯벌에 상처가 노출 되었을 때 발생하는 괴사를 동반하는 창상감염의 두 가지 임상 형이 주로인 전 세계적으로 임상증례가 계속 보고 되는 감염질환중의 하나로, 질병의 진행속도가 빠르고 임상증상이 매우 파괴적이며 적극적인 치료에도 불구하고 60-75%의 치명률을 보이는 중증의 감염 질환이다.
V. vulnificus 패혈증과 같은 감염질환의 성공적인 치료와 예방을 위해서는 그 병인론에 대한 이해가 선행되어야 한다. 비브리오 패

Vibrio vulnificus 감염증은 오염된 어패류를 생식하였을 때 발생하는 원발성 패혈증과 해수 또는 갯벌에 상처가 노출 되었을 때 발생하는 괴사를 동반하는 창상감염의 두 가지 임상 형이 주로인 전 세계적으로 임상증례가 계속 보고 되는 감염질환중의 하나로, 질병의 진행속도가 빠르고 임상증상이 매우 파괴적이며 적극적인 치료에도 불구하고 60-75%의 치명률을 보이는 중증의 감염 질환이다.
V. vulnificus 패혈증과 같은 감염질환의 성공적인 치료와 예방을 위해서는 그 병인론에 대한 이해가 선행되어야 한다. 비브리오 패혈증의 경우 해산물에 오염되어 있던 V. vulnificus가 구강으로 섭취되어 숙주에 부착하고, 체내에 침범, 확산되며, 결과적으로 숙주 내에서 증식함으로서 발병하게 된다. 즉, 병원성 V. vulnificus와 기저질환이 있는 감수성 숙주사이의 상호 작용에 의해 증상이 나타나며, 이들 사이의 균형이 어느 쪽으로 움직이느냐에 따라 병의 진행속도가 결정된다고 할 수 있다.
비브리오 패혈증 병인론에 있어 숙주측 인자로는 혈중 철농도, 탐식세포의 활성, 균 자체나 균의 분비물질에 의해 그 생성이 자극되는 각종 proinflammatory cytokine 들이 있고, 비브리오 패혈증이 일반적으로 간질환을 가진 환자에서 주로 발생한다는 점에서 혈중 철 농도는 중요한 숙주 측 인자가 된다. V. vulnificus를 포함한 다양한 미생물의 증식에 있어서 철 성분은 미량원소로서 중요한 역할을 하며 V. vulnificus 패혈증이 혈중 철농도가 높은 간 질환 환자에서 주로 발생하고, 다른 병원성 세균에 비해 생육을 개시하는데 더 높은 수준의 즉시 이용할 수 있는 유리 철을 필요로 하는 ferrophilic 세균이라는 점을 감안할 때 혈중 철을 포획하는 siderophore 생성능 또는 철 흡수 체계는 중요한 세균 측 독력인자로 예상된다. V. vulnificus의 경우 다른 병원성 세균들에 비해 발달되지 못한 철 흡수 체계를 가지고 있지만, 이는 V. vulnificus가 인체 내에서 증식하고 질병을 일으키는데 필수 불가결한 것이므로 이 기전을 차단 할 수 있는 방법에 의해 인체 내 V. vulnificus의 감염을 막거나 치료할 수 있다.
V. vulnificus는 여러 가지 다양한 철 흡수 체계를 가지고 있다. 이러한 체계 중, V. vulnificus가 생산하는 siderophore 중 하나인 vulnibactin과 세포 외막에 존재하는 vulnibactin-receptor protein인 VuuA에 의해 매개되는 철 흡수 체계는 철농도가 매우 낮거나 철이 transferrin에 결합된 형태로 존재하는 환경에서 V. vulnificus가 철을 이용하여 증식하고 실험동물의 체내에서 독력을 발현하는데 매우 중요한 역할을 담당 하고 있다. 그럼에도 불구하고 철이 높은 환경에서 전사억제자인 ferric uptake regulator(Fur)와 철이 결합하여 Fe2+-Fur 복합체를 이루어 철 흡수 체계의 발현을 억제 한다는 사실 외에 다른 조절기전에 대해서는 알려져 있지 않다. cAMP-CRP complex는 일차적으로 에너지원인 탄수화물의 획득가능성(availability)에 반응하는 포괄적인 global regulator로서 다른 여러 가지 균 독력인자의 발현도 조절하는 것으로 알려지고 있다. 최근 한 연구에서 VuuA에 의해 매개되는 철 흡수 체계의 발현이 전사조절자 CRP를 암호화하는 crp 유전자의 돌연변이에 의해 심각하게 억제됨을 보고하였다. 이는 탄수화물대사와 철 대사과정이 서로 연관되어 있음을 시사하며 cAMP-CRP complex에 의해 많은 철 흡수 관련 유전자들의 발현이 조절될 가능성을 시사한다. 최근 본 연구팀은 V. vulnificus의 철 흡수체계 유전자들의 발현이 세포 밀도에 의해 조절되는 LuxS quorum sensing system에 의해 조절된다고 보고하였다.
따라서 본 과제는 V. vulnificus의 생장에 필수적인 철 흡수 기전과 관련된 여러 단백질들 중 가장 중요한 역할을 하는 핵심 단백질들을 밝히고 그 특성을 규명 하며, 또한 이들의 발현을 조절할 것으로 예상되는 LuxS & SmcR quorum sensing system, global regulator인 cAMP-CRP complex, 그리고 마지막으로 철 흡수 기전의 major regulator인 Fur 단백질 등이 어떠한 regulatory network을 통해 철 흡수 기전을 조절하는지 그리고 그들 간의 상호작용을 명확히 밝히고자 시도되었다.
먼저 다양한 돌연변이주와 chromosomal Pgene::lacZ transcriptional reporter strains을 구축하여 cAMP-CRP complex와 Fur 단백질, 그리고 LuxS 단백질이 어떠한 regulatory network을 통해 철 흡수 기전을 조절하는지 규명하였다. 또한 토끼에서 얻은 다클론 VuuA 항체를 이용하여 crp와 luxS 돌연변이에 따른 vuuA 유전자의 발현정도를 단백수준에서 관찰하였으며, 마지막으로 6 M Urea-gel electrophoresis를 이용하여 VuuA에 의해 매개되는 철 흡수 체계의 활성을 기능수준에서 관찰하였다.

Abstract ▼

Vibrio vulnificus causes primary septicemia and necrotizing wound infections after ingestion of contaminated raw seafood or exposure of wounds to contaminated sea water or sediments with the bacterium. V. vulnificus infection is a exceptionally fatal disease showing a very rapidly progressing and fu

Vibrio vulnificus causes primary septicemia and necrotizing wound infections after ingestion of contaminated raw seafood or exposure of wounds to contaminated sea water or sediments with the bacterium. V. vulnificus infection is a exceptionally fatal disease showing a very rapidly progressing and fulminating clinical course and a high mortality rate of 60-75% in spite of aggressive therapy.
In order to successfully treat and prevent the fatal V. vulnificus infections, it is first necessary to understand their pathogenesis. Among several host factors to V. vulnificus infections, elevated serum or tissue iron levels is an important predisposing host factor. Most bacteria including V. vulnificus requires iron as a trace element for growth. Moreover, V. vulnificus is a ferrophilic bacterium that requires more readily-available iron for growth, and the ferrophilic characteristics is due to relatively less-developed iron-uptake systems (IUSs). Nevertheless, these IUSs are essential for V. vulnificus growth within the human body. Accordingly, these findings suggest that V. vulnificus infections can be treated or prevented by blocking the IUSs.

목차 Contents

• 결과보고서 ...1
• 차례 ...2
• I. 연구 목적 및 방법 ...3
• 1. 당초 연구의 목적, 필요성 및 연구목표 ...3
• 2. 당초 연구 내용, 범위 및 방법 ...5
• II. 연구 수행 내용 및 결과 ...6
• 1. Fur-regulated iron-uptake system의 유전자들 및 iron-uptake system의 조절과 관련이 있는 global regulator 유전자들의 in-frame deletion mutant 와 in-trans complemented strain 제작 ...6
• 2. Fur-regulated iron-uptake system의 유전자, ferric uptake repressor fur 유전자, autoinducer-2-mediated quorum sensing system luxS 유전자, 그리고 global regulator crp 유전자의 chromosomal Pgene::lacZ transcriptional reporter strains 제작 ...7
• 3. Regulatory network을 밝히기 위해 fur 유전자 또는 crp 유전자 가 deletion된 돌연변이주에 IUS 유전자, fur 유전자, luxS 유전자, 그리고 crp 유전자의 chromosomal Pgene::lacZ transcriptional reporter의 도입 및 regulator 유전자들의 in-trans complementation ...8
• 4. In vitro 및 ex vivo 실험 모델을 통해 global regulators와 Fur-regulated iron uptake system간의 regulatory network을 밝히고 그 상호작용을 규명 ...11
• III. 연구 결과 활용 계획 ...26
• 1. 연구 결과 활용 계획 ...26
• 2. 연구 성과 ...26
• IV. 참고 문헌 ...27
• 연구결과개요보고서 ...29
• 연구요약문 ...33