• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권11호
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• pp.1971-1982
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• 2017

Piliated Lactobacillus rhamnosus (pLR) strains possess higher adherent capacity than non-piliated strains. The objective of this study was to isolate and characterize probiotic pLR strains in human fecal samples. To this end, mouse polyclonal antiserum (anti-SpaA) against the recombinant pilus protein (SpaA) of L. rhamnosus strain GG (LGG) was prepared and tested for its reactivity and specificity. With the anti-SpaA, a method combining the de Man, Rogosa, and Sharpe (MRS) agar plating separation and colony immunoblotting (CIB) was developed to isolate pLR from 124 human fecal samples. The genetic and phenotypic characteristics of the resultant pLR isolates were compared by randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) fingerprinting, and examination of adhesion to Caco-2 cells, hydrophobicity, autoaggregation, and in vitro gastrointestinal tolerance. Anti-SpaA specifically reacted with three pLR strains of 25 test strains, as assessed by western blotting, immunofluorescence flow cytometry, and immunoelectron microscopy (IEM) assays. The optimized MRS agar separation plus anti-SpaA-based CIB procedure could quantitatively detect $2.5{\times}10^3CFU/ml$ of pLR colonies spiked in $10^6CFU/ml$ of background bacteria. Eight pLR strains were identified in 124 human fecal samples, and were confirmed by 16S RNA gene sequencing and IEM identification. RAPD fingerprinting of the pLR strains revealed seven different patterns, of which only two isolates from infants showed the same RAPD profiles with LGG. Strain PLR06 was obtained with high adhesion and autoaggregation activities, hydrophobicity, and gastrointestinal tolerance. Anti-SpaA-based CIB is a rapid and inexpensive method for the preliminary screening of novel adherent L. rhamnosus strains for commercial purposes.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권10호
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• pp.1604-1613
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• 2018

Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) is a probiotic commonly used in fermented dairy products. In this study, RNA-sequencing was performed to unravel the effects of acid stress on LGG. The transcriptomic data revealed that the exposure of LGG to acid at pH 4.5 (resembling the final pH of fermented dairy products) for 1 h or 24 h provoked a stringent-type transcriptomic response wherein stress response- and glycolysis-related genes were upregulated, whereas genes involved in gluconeogenesis, amino acid metabolism, and nucleotide metabolism were suppressed. Notably, the pilus-specific adhesion genes, spaC, and spaF were significantly upregulated upon exposure to acid-stress. The transcriptomic results were further confirmed via quantitative polymerase chain reaction analysis. Moreover, acid-stressed LGG demonstrated an enhanced mucin-binding ability in vitro, with 1 log more LGG cells (p < 0.05) bound to a mucin layer in a 96-well culture plate as compared to the control. The enhanced intestinal binding ability of acid-stressed LGG was confirmed in an animal study, wherein significantly more viable LGG cells (${\geq}2log\;CFU/g$) were observed in the ileum, caecum, and colon of acid-stressed LGG-treated mice as compared with a non-acid-stressed LGG-treated control group. To our knowledge, this is the first report showing that acid stress enhanced the intestine-binding ability of LGG through the induction of pili-related genes.

• 대한수의학회지
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• 제42권4호
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• pp.505-512
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• 2002

대장균 K99 섬모의 생합성은 8개로 구성된 K99의 특이 유전자의 발현과 숙주유래 인자에 의해 조절되는 다른 유전자들의 발현에 의존된다. 본 연구에서는 K99섬모 유전자군중 제 3지역 발현에 유전조절자의 관련성 여부를 연구하였다. Gel retardation 분석 방법올 통하여 제3지역의 발현에 관련된 유전조절단위를 함유한 fanF 지역의 단백질 인자가 부착됨을 암시하였다. 이 분석방법을 이용한 결과는 또한 이 단백질 인자가 K99 유전자에서 유래되지 않고 대장균 염색체에서 유래됨을 지적하였다. 이를 보다 더 조사하기 위하여 대장균 염색체에 Tn10 transposon 유전자 변이 실험을 수행하였다. K99 유전자군으로부터 제 1지역과 제2지역의 유전자를 제거시키고, 제 3지역의 유전자인 fanG에 transposon TnlacZ를 삽입한 pTL65-1 plasmid을 제작하였다. 이 pTL65-1는 다시 Tn10으로 염색체가 변이된 대장균에 주입하였다. 3개의 pTL65-1 주입된 Tn10 대장균 변이체 내에서 fanG의 발현이 증가되었다. 이들 변이대장균으로부터 Tn10이 어떤 염색체 유전자 부위를 변이 시켰는지 확인하기 위해서 변이부위 유전자를 cloning하여 염기서열을 분석하였다. 이중 2개의 clone이 동일하였으며 지금까지 알려지지 않은 유전자였다. 이들 2개의 변이체 내에서 fanG의 발현은 대조군과 비교해 약 4.2배 증가 되였다. 결론적으로 이들 2개의 clone으로부터 유래된 인자는 지금까지 알려지지 않은 제 3지역의 억제 조절자임을 나타내었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제33권1호
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• pp.1-8
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• 2005

Since Anton van Leeuwen­hoek first observed a surface-associated multicellular structure of bacterial cells in the 17th century, it has been shown to exhibit an ability to form a biofilm by numerous bacterial species. The biofilm formation is composed of distinct developmental stages, which include an attachment/adhesion of a single cell, a proliferation toward monolayered coverage, a propagation to aggregated microcolony, a maturation to 3-dimensional structure, and subsequently a local degradation. Investigation to identify the essential factors for bacterial biofilm formation has been performed via classical genetic approaches as well as recently developed technologies. The initial stage requires bacterial motility provided by a flagellum, and outermembrane components for surface signal interaction. Type IV-pilus and autoaggregation factors, e.g., type I-fimbriae or Ag43, are necessary to reach the stages of monolayer and micro colony. The mature biofilm is equipped with extracellular polymeric matrix and internal water-filled channels. This complex architecture can be achieved by differential expressions of several hundred genes, among which the most studied are the genes encoding exopolysaccharide biosyntheses and quorum-sensing regulatory components. The status of our knowledge for the biofilms found in humans and natural ecosystems is discussed in this minireview.

• 미생물학회지
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• 제48권2호
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• pp.109-115
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• 2012

Helicobacter pylori는 만성 위염, 소화성 궤양, 위암의 중요한 역학적 인자중 하나이다. H. pylori의 독성인자중 CagL은 숙주 세포와 H. pylori의 제 4형 분비기관(Type 4 secretion system)을 연결하는 adhesin으로 작용하는 섬모 단백질로 H. pylori가 발병하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이번 연구는 저빌에 H. pylori를 감염시킨 동물 모델을 이용하여 CagL 재조합 단백질을 면역화시켰을 때 나타나는 효과를 평가하였다. 재조합 CagL은 클론되었고, 과발현시켜 정제하여 준비하였다 저빌은 H. pylori 감염 대조군과 H. pylori 감염 CagL 재조합 단백질 접종군으로 분류하였고, 접종시 알루미늄 애쥬번트를 사용하였다. 일주일 간격으로 4회 근육내 접종하였고, 마지막 접종 일주일 후, 모든 저빌에 H. pylori 7.13 균주를 $1{\times}10^9\;bacteria/500{\mu}l$ 농도로 위내 투여하였다. H. pylori 감염 6주째 모든 저빌을 희생하여 혈청 IgG 반응평가를 위한 ELISA를 실시하였고, 위에서는 집락화된 H. pylori의 수평가, 병리조직학적 평가 및 사이토카인 유전자발현을 조사하였다. CagL 재조합 단백질접종 일주일 후부터 H. pylori 감염 CagL 재조합 단백질 접종군의 혈청내 IgG 항체형성이 유의적으로 증가하였다. 위에서의 집락화된 세균수는 두군의 차이가 없었다. 저빌 체중에 대한 위무게 비율는 H. pylori 감염 CagL 재조합 단백질 접종군이 유의적으로 감소하였으나 병리조직학적 평가에서는 유의적인 차이는 확인하지 못하였다. 위에서의 IL-$1{\beta}$와 KC (IL-8 homologues)의 유전자발현 정도도 두 군사이에 유의적인 차이는 없었다. 이번 결과는 CagL 재조합 단백질의 접종은 IgG 항체형성은 효과적으로 자극하였지만 면역화된 숙주에서 세균 집락화의 감소 및 병변형성의 방어까지는 유도하지 못한 것으로 나타났으며, 앞으로 H. pylori 감염에 대해 유효한 면역 반응 및 질병 방어 효과를 나타내기 위해서 CagL을 포함한 다른 종류의 재조합 항원 사용 및 보조적으로 전신 면역 및 점막 면역을 효과적으로 유도하기 위해 안정성있는 애쥬번트의 사용을 고려해야 할 것으로 사료된다.