• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권3호
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• pp.248-257
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• 2009

Vibrio harveyi 쿼럼 센싱 (quorum sensing; QS) 신호전달에 대한 저해제들이 주 신호물질인 N-3-hydroxybutanoyl-L-homoserine lactone(3-OH-$C_4$-HSL)의 분자 구조를 변형함에 의해 개발되었다. 일련의 구조 변형체들인 N-(3-hyoxysulfonyl)-L-homoserine lactones(HSHLs)들은 고체상 유기합성법 (solid-phase organic synthesis method)으로 합성되었다. 이 물질들의 생체내 쿼럼 센싱 저해능이 V. harveyi 발광을 이용한 bloassay를 system에 의해 측정되었을 때, 모두 의미있는 저해효과를 보여주었다. 이 물질들과 3-OH-$C_4$-HSL 수용체 단백질인 LuxN 사이의 상호작용을 분석하기 위하여 LuxN의 신호 결합 부위를 다른 acyl-HSL 결합 단백질들과의 유사성에 기초하여 시험적으로 결정하였다. 이 추정 신호결합 부위의 부분적 삼차구조를 ORCHESTRA program을 이용하여 예측하였으며, 이 부위 내에서 3-OH-$C_4$-HSL와 HSHLs의 결합 형태와 에너지를 계산하였다. 이렇게 모델링을 통해 얻어진 결과와 생체 내 bioassay를 통해 얻어진 결과의 비교를 통해, 수용체 단백질과 그 리간드 사이의 상호 작용에 관한 in silica 해석이 특히 단백질의 삼차 구조에 대한 정보가 제한적인 경우에 보다 나은 저해제 개발을 위한 유용한 방법이 될 수 있음을 제안한다.

• 미생물학회지
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• 제48권3호
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• pp.180-186
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• 2012

그람 음성균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 다양한 환경에 존재하는 기회감염성 병원균으로, 병원성의 발현에 쿼럼센싱(QS) 기전이 중요한 역할을 담당한다. 녹농균의 여러 QS 신호물질 수용체들 중 하나인 QscR은 다른 QS 수용체들과는 구분되는 특별한 특성들을 가진다. 본 연구에서는 이러한 특성들 중 특히 넓은 신호물질 특이성을 QscR에 부여해 주는 아미노산 잔기가 무엇인지 알아보기 위해, QscR의 72번째 threonine, 132번째 arginine, 140번째 threonine 잔기가 각각 isoleucine, methionine, isoleucine 잔기로 치환된 돌연변이 QscR들($QscR_{T72I}$, $QscR_{R132M}$, $QscR_{T140I}$)을 제조하였다. 이들의 활성을 측정해 보았을 때 $QscR_{R132M}$은 N-3-oxododecanoyl homoserine lactone (3OC12-HSL)에 대한 반응성이 사라졌고, $QscR_{T72I}$와 $QscR_{T140I}$는 민감성이 많이 감소하기는 하였으나 여전히 3OC12-HSL에 대한 반응성을 가지고 있었다. 이들 돌연변이 QscR들에 다양한 구조의 acyl-HSL을 처리해 보았을 때, $QscR_{T72I}$와 $QscR_{T140I}$는 야생형 QscR처럼 자기 자신의 신호물질인 3OC12-HSL 보다 N-decanoyl HSL (C10-HSL)이나 N-dodecanoyl HSL (C12-HSL)처럼 10개 혹은 12개의 탄소 사슬을 가지면서 3번째 탄소에 oxo-moiety가 없는 acyl-HSL에 대해 더 높은 반응성을 보였으며, $QscR_{R132M}$은 3OC12-HSL 뿐만 아니라 본 연구에서 사용된 어떤 acyl-HSL에도 반응성을 보이지 않았다. 또한 $QscR_{T72I}$와 $QscR_{T140I}$는 QscR 억제제인 5f에 의해 야생형 QscR과 비슷한 수준으로 활성이 억제되었다. 이러한 결과들은 130번째 arginine의 경우 QscR의 활성과 acyl-HSL들과의 결합에 중요한 역할을 하는 반면, 72번째와 140번째 threonine들의 경우 QscR의 활성에는 중요하지만, 다른 구조의 acyl-HSL들에 대한 선택적 결합이나, 경쟁적 억제자들의 결합 간섭에는 영향을 주지 않음을 시사하는 것이다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1161-1167
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• 2017

본 연구는 양식업에 막대한 경제적인 손실을 야기시키는 세균성 어류질병인 Vibrio anguillarum을 예방하고 억제하기 위한 목적을 두고, 제주 연안에 서식하는 군소 알로부터 특징적인 균주를 분리 하였다. 이를 16S rRNA 염기서열 분석, 형태학적 특성을 통해 균을 동정하여 Phaeobacter inhibens KJ-2로 명명하였다. Phaeobacter inhibens KJ-2 균주는 Vibrio sp.에 대해 강한 항균 활성을 갖고 있으며, 항균물질의 생산특성을 배양조건에 따라 검토하였으며, 그 결과 진탕 배양의 경우 $20^{\circ}C$에서 24시간 배양 후, 정치 배양의 경우 96시간 배양 후 항균 활성이 가장 높게 나타났다. 진탕 배양 및 정치 배양 모두 4시간 후부터 생육도는 낮았으나 항균 물질 생산을 시작하였다. 생육도가 거의 없는데도 불구하고 항균물질이 생산이 이루어졌는데, 이는 QS (Quorum Sensing)의 신호 물질인 AHLs과 관련이 있다고 사료되며, AHLs의 생성능은 항균 활성과 거의 일치함을 알 수 있었다. 이런 배양특성을 바탕으로 항균 활성을 검토한 결과 V. anguillarum외 다른 Vibrio sp.에 대해서도 항균활성을 나타내었다. 특히 Vibrio vulnificus, Vibrio campbellii, Vibrio mimicus에 대해 높은 저해능을 나타내었다.

• 미생물학회지
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• 제46권3호
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• pp.240-247
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• 2010

그람음성 간균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 비뇨기, 결막(conjunctiva), 호흡기(respiratory system), 화상부위 등에 광범위하게 감염하며, 병원성의 발현에 세균의 세포밀도 인식기전인 쿼럼 센싱이 매우 중요하다고 알려진 기회감염성 병원균이다. 국내의 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 확산법으로 조사하였다. 전체 임상 균주의 79.4%가 녹농균 야생형균주와 비슷하게 쿼럼 센싱 조절의 가장 상위 신호인식-조절단백질인 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, 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 많은 균주들이 swarming과 twitching 능력이 저해되어 있었으며(전체의 51.4%가 reduced swarming activity, 전체의 41.9%가 reduced twitching activity), 관찰되지 않는 수준의 균주도 상당부분 있었다(전체의 28.4%가 swarming negative, 전체의 28.4%가 twitching negative). 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.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권5호
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• pp.431-438
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• 2009

The alkaline serine protease asp, which was shown to be a virulence factor of Vibrio alginolyticus as a purified protein, was cloned from V. alginolyticus EPGS, a strain recently isolated from moribund Epinephelus coioides in an outbreak of vibriosis in a mariculture farm of Shenzhen. The asp null mutant was constructed by homologous recombination with suicide plasmid pNQ705-1. Compared with the wild-type strain, the asp null mutant exhibited a significant decrease of total extracellular protease activity, and caused a IS-fold decrease in virulence of V. alginolyticus. In our previous study, the luxO and $luxR_{val}$ genes from V. alginolyticus MVP01 were cloned and identified, and the luxO-$luxR_{val}$ regulatory couple was shown to regulate various genes expression, suggesting that it played a central role in the quorum sensing system of V. alginolyticus. In this study, the regulation of the asp gene was analyzed by using RT-PCR and quantitative real-time PCR methods; we proved that its transcription was greatly induced at the late stage of growth and was regulated by a luxO-$luxR_{val}$ regulatory system.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVII)
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• pp.848-848
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• 2005

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2002년도 생물공학의 동향 (X)
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• pp.411-414
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• 2002

Acylated homoserine lactones (AHLs) are membrane-permeant signal molecules responsible for biofilm formation of gram-negative bacteria via a unique mechanism known as quorum sensing. A target specific bioassay employing the AHL-responsive Agrobacterium tumefaciens reporter strain has been developed to identify new AHL-like compounds from natural products, which could be developed into antifouling compounds. By varying the X-gal concentration, incubation time, solvent for sample preparation and the sample loading procedure, it was possible to detect low level AHLs up to $10^1nM$. The length of the acyl chain of the AHLs was found to affect the sensitivity of this bioassay.

• The Plant Pathology Journal
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• 제20권1호
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• pp.13-17
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• 2004

An interaction between Legumes and Rhizobia establishes a symbiotic new organ, the nodule that supports atmospheric nitrogen fIxation. The specific communications between the microbes and legume plants are necessary for both nodulation and nitrogen fixation. Through genetic and biochemical analyses several genes playing pivotal roles in nodulation had been identified to be a receptor kinase like CALVATAl involved signal transduction for development. This emphasizes peptides as signals to be transmitted for a short or long distance transport for nodulation. In addition, a quorum sensing in rhizobia has become a focus as counterpart signal. In an attempt to reveal proteins factors and signaling molecules acting on nodulation, proteome analyses of nodule and the proteins in apoplast upon communication between Legumes and Rhizobia were performed.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.392-400
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• 2008

This paper proposes a novel optimization algorithm inspired by bacteria behavior patterns for foraging. Most bacteria can trace attractant chemical molecules for foraging. This tracing capability of bacteria called chemotaxis might be optimized for foraging because it has been evolved for few millenniums. From this observation, we developed a new optimization algorithm based on the chemotaxis of bacteria in this paper. We first define behavior and decision rules based on the behavior patterns of bacteria and then devise an optimization algorithm with these behavior and decision rules. Generally bacteria have a quorum sensing mechanism that makes it possible to effectively forage, but we leave its implementation as a further work for simplicity. Thereby, we call our algorithm a simple bacteria cooperative optimization (BCO) algorithm. Our simple BCO is tested with four function optimization problems on various' parameters of the algorithm. It was found from experiments that the simple BCO can be a good framework for optimization.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권9호
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• pp.1341-1348
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• 2019

Acetic acid is indirectly involved in cell center metabolism, and acetic acid metabolism is the core of central metabolism, affecting and regulating the production of bacteriocin. Bacteriocin is a natural food preservative that has been used in the meat and dairy industries and winemaking. In this paper, the effects of acetic acid on bacteriocin produced by Gram-positive bacteria were reviewed. It was found that acetic acid in the undissociated state can diffuse freely through the hydrophobic layer of the membrane and dissociate, affecting the production, yield, and activity of bacteriocin. In particular, the effect of acetic acid on cell membranes is summarized. The link between acetic acid metabolism, quorum sensing, and bacteriocin production mechanisms is also highlighted.