Inorganic polyphosphate is required for virulence ans survival of Vibrio vulnificus
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 김건수
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 200702
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 생명과학
- 식별자(기타) 000000103624
- 본문언어 영어
초록/요약
Inorganic polyphosphates (PolyP), linear polymers of Pi linked by phosphoanhydride bond, are ubiquitous in nature, having been found in all organisms from prokaryote to eukaryote. PolyP is called ''molecular fossil'' because it has been found in every cell in nature and likely conserved from prebiotic times. It means PolyP has many physiological functions that cannot be discarded during evolutions. Up to date, PolyP is considered source of phosphorus and energy providing advantages in survival of microorganisms under extreme conditions. Furthermore, the studies of recent years reveal that PolyP has a regulatory role and control in both genetic and enzymatic levels. The enzyme primarily responsible for PolyP synthesis in Vibrio vulnificus is polyphosphate kinase (PPK), which uses gamma phosphate of ATP as a substrate to make the polymer. I constructed a mutation in ppk in the strain MO6 24/O, which encodes PolyP synthesis. I observed that the mutation increased the LD50 value toward mouse. In ppk and ppx-double mutant strain, the abilities for swimming motility and exopreotease activity were abolished. I also showed that PPK was transcribed at early log phase and the expression was higher in the infectious condition than in the sea water condition. PolyP was involved in stress tolerance to extreme condition in V. vulnificus. In high temperature (50℃), low pH (pH4), or high salt concentration (2.5 M NaCl), survival rate of ppk mutant was lower than that of wild type MO6 24/O. These results suggested that PolyP is associated with virulence and survival of V. vulnificus MO6 24/O.
more초록/요약
Pi residue가 수개에서 수백 개까지 high energy phosphoanhydride bond로 연결된 Inorganic polyphosphate (PolyP)는 원핵세포에서 진핵세포까지 모든 세포 내에 존재하여 ‘분자화석(molecular fossil)’으로 불리고 있다. 이는 PolyP가 초기의 세포부터 진화과정 중에 소실되지 않고 세포에 보존되어 여러 가지 역할을 수행해 왔음을 뜻한다. 현재까지 PolyP는 미생물의 인산기 저장원이나 high energy bond를 가짐으로 인한 energy 저장원으로 사용되거나, 극한 환경에서의 생존 등에 관여하는 것으로 알려져 있으며, 최근 유전자적, 효소적 측면에서의 mechanism에 조절자로서 관여는 것으로도 밝혀졌다. ATP를 기질로 사용하여 PolyP를 생성하는 효소인 Polyphosphate kinase(이하 PPK)를 부분 제거해 PolyP가 만들어지지 않는 돌연변이주를 제작하고, 이를 이용하여 실험을 수행한 결과 쥐에 대한 LD50값이 야생형에 비해 증가함을 확인하였다. 또한 이 돌연변이주는 야생형에 비하여 단백질 분해효소의 활성과 병원성과 관련 있는 병원균의 운동성이 감소하는 것을 알 수 있었다. Luminescence assay를 통해 PPK의 전사조건을 관찰해 본 결과 Vibrio vulnificus가 체내에 감염된 환경 (0.9% NaCl, 37℃) 에서의 전사율이 해수환경 (3.5% NaCl, 28℃) 보다 높음을 확인하였다. 더불어 Poly P는 V. vulnificus 에서 Stress에 대한 저항성에도 관여하는 것으로 보인다. 높은 온도 (50℃), 낮은 pH (pH4), 높은 염 농도 (2.5 M NaCl)의 Stress 환경에서 돌연변이주의 생존율이 야생형 보다 낮음을 확인하였다. 따라서 V. vulnificus 에서 Inorganic polyphosphate는 병원성과 생존능에 관여하고 있는 것으로 보인다.
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