• 생명과학회지
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• 제26권12호
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• pp.1487-1497
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• 2016

정족수 인식 체계라 불리는 세균들의 세포간 의사교환 전략은 다양한 유전자의 발현조절을 통해, 생물막 성숙, 세포 외 고분자물질의 생산, 병원성 발현 및 항생제 생산 등과 같은 다양한 표현형을 조절하는 세균의 다세포성 행동 양식을 제어한다. 다수의 연구에 의하면 많은 종류의 그람 (Gram)음성 세균들이 정족수 인식체계에 필요한 신호전달 물질로 acyl-homoserine lactones (AHLs)를 사용하고 있으며, 이들은 생물막 형성에 중요한 인자로 작용함을 시사하였다. 이러한 정족수 인식체계에 의한 생물막의 형성은 물이 존재하는 모든 표면환경에서 불필요한 바오매스 축적이라는 심각한 기술적, 경제적 문제를 초래하고 있다. 최근 정족수 인체 체계를 교란하는 다수의 물질들이 다양한 미생물로부터 발견되어, 그들의 정족수 인식 체계와 관련된 주요 기능과 기작들이 밝혀지고 있다. 이러한 정족수 제어 물질들은 최근 다양한 산업에서 발생하는 생물 부착현상들을 제어할 수 있는, 환경 친화적이며 세균의 항생제 다재 내성을 완화 시킬 수 있는 새로운 방법으로 대두되고 있다. 따라서 본 논문은 세균의 정족수 인식 체계와 관련된 최근 정보, 정족수 인식 신호를 제어할 수 있는 정족수 제어 효소와 이러한 기술을 이용한 생물 부착 저해 방법 등을 논의하고자 한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권2호
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• pp.226-233
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• 2007

Members of Methylobacterium, referred as pink-pigmented facultative methylotrophic bacteria, are frequently associated with terrestrial and aquatic plants, tending to form aggregates on the phyllosphere. We report here that the production of autoinducer molecules involved in the cell-to-cell signaling process, which is known as quorum sensing, is common among Methylobacterium species. Several strains of Methylobacterium were tested for their ability to produce N-acyl-homoserine lactone (AHL) signal molecules using different indicators. Most strains of Methylobacterium tested could elicit a positive response in Agrobacterium tumefaciens harboring lacZ fused to a gene that is regulated by autoinduction. The synthesis of these compounds was cell-density dependent, and the maximal activity was reached during the late exponential to stationary phases. The bacterial extracts were separated by thin-layer chromatography and bioassayed with A. tumefaciens NTI (traR, tra::lacZ749). They revealed the production of various patterns of the signal molecules, which are strain dependent. At least two signal molecules could be detected in most of the strains tested, and comparison of their relative mobilities suggested that they are homologs of N-octanoyl-$_{DL}$-homoserine lactone ($C_8-HSL$) and N-decanoyl-$_{DL}$-homoserine lactone ($C_{10}-HSL$).

• Natural Product Sciences
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• 제25권2호
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• pp.172-180
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• 2019

Infections with Pseudomonas aeruginosa are difficult to treat not only because it is often associated with multidrug-resistant infections but also it is able to form biofilm. The aim of this study was to evaluate the antibiofilm and anti-Quorum Sensing (QS) activities of Thymbra capitata essential oils (EOs) against Beta Lactamase (BL) producing P. aeruginosa and the reference strain P. aeruginosa 10145. GC/MS analysis showed that thymol (23.25%) is the most dominant compound in T. capitata EOs. The MICs of T. capitata EOs against P. aeruginosa (BL) and P. aeruginosa 10145 were 1.11%. At sub MIC (0.041, 0.014 and 0.0046%), the EOs of T. capitata remarkably inhibited the biofilm formation of both strains tested and complete inhibition of the biofilm formation was reported at 0.041%. The EOs of T. capitata were found to inhibit the swarming motility, aggregation ability and hydrophobic ability of P. aeruginosa (BL) and P. aeruginosa 10145. Interestingly, the EOs of T. capitata reduce the production of three secreted virulence factors that regulated by QS system including pyocyanin, rhamnolipids and LasA protease. The potent antibiofilm and anti-QS activities of T. capitata EOs can propose it as a new antibacterial agent to control pseudomonas infections.

• 한국환경과학회지
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• 제30권5호
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• pp.369-378
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• 2021

In this study, we investigated the effects of indole on biofilm formation inhibition in Pantoea agglomerans (P. agglomerans). In the biofilm growth assay, indole inhibited biofilm formation across all the growth time. Depending on biofilm growth stage, indole exhibited biofilm inhibition and anti-bacterial effects on planktonic cells. Through the analysis of the proportion rate between biofilm and Colony Forming Units (CFU) and inhibition rate of indole, we confirmed that depending on the biofilm stage of P. agglomerans, indole treatment timing was more important than the treatment duration. By comparing gene expression rates through rt-qPCR P.agglomerans affected by indole was found to significantly change quorum sensing (pagI/R) and indole transportation (bssS) gene expressions. Throughout all, indole exhibited both antimicrobial and anti-biofilm effects on P. agglomerans. In addition, we confirmed the anti-biofilm effects of indole on mature biofilm. In conclusion, indole as a signal molecule, can exhibit anti-biofilm effects through bacterial quorum sensing inhibition and indole affects. Therefore, indole can regulate biofilm bacteria especially gram-negative opportunistic pathogens.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권4호
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• pp.795-803
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• 2024

Microorganisms usually coexist as a multifaceted polymicrobial community in the natural habitats and at mucosal sites of the human body. Two opportunistic human pathogens, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus commonly coexist in the bacterial infections for hospitalized and/or immunocompromised patients. Here, we observed that autolysis of the P. aeruginosa quorum-sensing (QS) mutant (lasRmvfR) was suppressed by the presence of the S. aureus cells in vitro. The QS mutant still displayed killing against S. aureus cells, suggesting the link between the S. aureus-killing activity and the autolysis suppression. Independent screens of the P. aeruginosa transposon mutants defective in the S. aureus-killing and the S. aureus transposon mutants devoid of the autolysis suppression revealed the genetic link between both phenotypes, suggesting that the iron-dependent metabolism involving S. aureus exoproteins might be central to both phenotypes. The autolysis was suppressed by iron treatment as well. These results suggest that the interaction between P. aeruginosa and S. aureus might be governed by mechanisms that necessitate the QS circuitry as well as the metabolism involving the extracellular iron resources during the polymicrobial infections in the human airway.

• 미생물학회지
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• 제50권2호
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• pp.108-113
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• 2014

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)과 비브리오 불니피쿠스균(Vibrio vulnificus)은 그람 음성의 병원균들로써, quorum sensing(QS) 기전을 통해 병원성을 발현하는 세균들이다. 이들 병원균의 감염은 많은 경우 생물막 형성에 의해 매개된다고 알려져 있는데, 이에 본 연구에서는 P. aeruginosa와 V. vulnificus를 대상으로 QS 기전의 유무에 따른 생물막 형성의 시간적 추이를 분석해 보았다. 그 결과 P. aeruginosa의 경우 QS 기전이 결핍된 균주가 야생형에 비해 초기 부착은 더 잘 하였으나, 이후 생물막 구조의 성숙 능력은 야생형에 비해 현저히 떨어짐을 알 수 있었다. 이러한 특성 때문에 야생형과 QS 결핍 균주의 생물막 형성을 시간의 추이에 따라 정량적으로 비교해 보면 초기 10시간 정도 까지는 QS 결핍 균주가 더 많은 생물막을 형성하다가, 이후 야생형이 더 많이 생물막을 형성하는 역전 현상이 관찰되었다. V. vulnificus는 P. aeruginosa와는 달리 QS 결핍 균주가 야생형보다 더 많은 생물막을 형성한다고 보고된 균주이다. 이 균주에서 같은 방식으로 생물막 형성을 조사해 본 결과, 108시간의 장시간 동안에도 항상 QS 결핍 균주가 야생형 보다 더 많은 생물막을 형성하여, 역전 현상은 관찰되지 않았다. 이 결과는 P. aeruginosa의 경우에는 QS 기전이 초기 부착은 저해하는 방향으로, 성숙과정은 촉진시키는 방향으로 작용하며, V. vulnificus에서는 일관되게 생물막 형성을 저해하는 방향으로 작용함을 보여주는 것이다. 따라서 생물막 제어를 위한 타겟으로 QS기전을 이용할 때에는 제어하고자 하는 생물막 형성 단계와 세균 종을 함께 고려하여야 한다고 제안한다.

• 미생물학회지
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• 제42권4호
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• pp.277-285
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• 2006

본 연구에서는 신경인성 방광으로 요도 카테터를 유치하고 있는 환자의 카테터로부터 카테터 내 요로감염(Catheter-Associate Urinary Tract Infection; CA-UTI)에 관여하는 박테리아인 Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa 그리고 Staphylococcus aureus를 순수 분리, 동정하였다. 이 균주들을 대상으로 하여 quorum sensing mechanism을 규명하는 기초 연구로 각 균주의 quorum sensing 신호물질인 autoinducer (AIs)를 합성하는 유전자의 mRNA 발현을 확인하고, 정략분석 하였다. 각 세 균주를 단일과 세 균주의 혼합으로 24시간, 30일 동안 배양하며 일정 시간 간격으로 sample을 얻었다. 이 중 24시간 배양한 sample을 가지고 reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)을 수행하여 각 AIs 합성 유전자가 발현되는 최초 박테리아 밀도를 확인하였다. 단일배양에서 E. coli와 S. aureus의 AIs 합성 유전자(ygaG와 luxS)의 mRNA가 발현되는 최초 박테리아 밀도는 $2.4{\times}20^5$ CFU/ml, $5.4{\times}10^6$ CFU/ml 이었으며 P. aeruginosa의 rhlI와 lasI의 경우 $6.9{\times}10^4$ CFU/ml로 나타났다. 세 균주의 혼합배양에서 ygaG와 luxS의 mRNA가 발현되는 최초 박테리아 밀도는$7.3{\times}10^5$ CFU/ml, $1.6{\times}10^7$ CFU/ml이었으며 rhlI와 lasI의 경우 $2.1{\times}10^5$ CFU/ml로 나타났다. 또한 30일 배양한 sample의 RT-PCR 결과, 배양초기부터 각 AIs 합성 유전자들의 mRNA가 30일 동안 일정한 양만큼 지속적으로 발현됨을 확인하였다. Real-time RT-PCR을 이용한 AIs 합성 유전자의 mRNA 발현을 정량 분석한 결과 각 균주에서 단일배양보다 혼합배양시 AIs 합성 유전자의 발현이 더 많았다. 가장 많은 발현량의 차이를 보인 경우 E. coli ygaG의 mRNA 발현량은 단일배양보다 세 균주의 혼합배양시 최고 약 30배 이상이 증가하였고, P. aeruginosa rhlI의 경우 단일배양보다 혼합배양시 최고 약 40배, P. aeruginosa lasI의 경우 최고 약 250배 그리고 S. aureus luxS의 경우는 단일배양보다 혼합배양시 최고 약 5배 이상 mRNA 발현량이 증가하였다. 또한 세 균주의 4가지 유전자 중 P. aeruginosa의 rhlI와 lasI의 mRNA가 가장 많은 양으로 발현됨을 확인하였다.

• 대한미생물학회지
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• 제35권5_6호
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• pp.346-347
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• 2000

• 한국미생물학회:학술대회논문집
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• 한국미생물학회 2009년도 International Meeting of the Microbiological Society of Korea
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• pp.103-103
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• 2009

• 한국미생물학회:학술대회논문집
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• 한국미생물학회 2009년도 International Meeting of the Microbiological Society of Korea
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• pp.104-104
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• 2009