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Jan 17, 2024

말레이트 합성효소는 영양 및 산화 스트레스 조건에 대한 살모넬라 티피무리움(Salmonella Typhimurium)의 생존에 기여합니다

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 15979(2022) 이 기사 인용 1168 액세스 1 인용 지표 세부 정보 숙주에서 생존하고 복제하기 위해 S. Typhimurium은 여러 진화를 거쳤습니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 15979(2022) 이 기사 인용

1168 액세스

1 인용

측정항목 세부정보

숙주에서 생존하고 복제하기 위해 S. Typhimurium은 여러 대사 경로를 진화시켰습니다. 글리옥실레이트 션트는 포도당과 기타 생체분자의 합성을 위해 아세테이트를 활용할 수 있는 경로 중 하나입니다. 이 경로는 CO2 생성 단계가 생략되는 TCA 회로의 우회 경로입니다. 글리옥실레이트 회로에 관여하는 두 가지 효소는 이소시트레이트 분해효소(ICL)와 말산염 합성효소(MS)입니다. 우리는 탄소 제한 및 산화 스트레스 조건 하에서 S. Typhimurium의 생존에 MS가 기여하는 바를 확인했습니다. ms 유전자 결실 균주(Δms 균주)는 LB 배지에서 정상적으로 성장했지만 아세테이트를 유일한 탄소원으로 보충한 M9 최소 배지에서는 성장하지 못했습니다. 그러나 Δms 균주는 차아염소산염에 대해 과민반응(p< 0.05)을 보였습니다. 또한 Δms 균주는 호중구에 훨씬 더 취약합니다. 흥미롭게도 S. Typhimurium을 호중구와 배양한 후 ms 유전자의 여러 배 유도가 관찰되었습니다. 또한, Δms 균주는 가금류의 비장과 간에서 결함이 있는 집락화를 보여주었습니다. 간단히 말해서, 우리의 데이터는 MS가 탄소 결핍 및 산화 스트레스 조건 하에서 생존을 지원함으로써 S. Typhimurium의 병독성에 기여한다는 것을 보여줍니다.

항원 발현에 따라1, 살모넬라 엔테리카 혈청형은 장티푸스성 살모넬라균과 비장티푸스성 살모넬라균(NTS)으로 분류됩니다. WHO는 NTS를 전 세계적으로 인간에게 가장 흔한 세 가지 식품 매개 세균성 질병 중 하나로 인식하고 있습니다. 노년층, 젊은층, 면역력이 저하된 개인은 살모넬라 감염에 매우 취약합니다2. NTS 중에서 혈청형 Typhimurium은 전 세계 환자에게서 가장 일반적으로 분리됩니다3.

섭취 후 일부 미생물은 낮은 위 pH에 저항하고 장 점막에 침입하여 점막하층과 페이어 패치(Peyer's Patch)에서 복제됩니다4. 장으로 침투한 후 S. Typhimurium은 장간막 림프절에 접근하여 박테리아가 대식세포와 같은 식세포에 의해 삼켜집니다5. 일단 대식세포 내부로 들어가면 S. Typhimurium은 "살모넬라 함유 액포"(SCV)로 알려진 변형 액포로 구분되며 이 박테리아의 세포내 생존과 성장에 핵심적인 특징을 나타냅니다6. 따라서 대식세포에 의한 삼켜짐은 S. Typhimurium을 다양한 항균제가 풍부하고 신진대사와 복제에 필수적인 주요 영양소가 없는 외계 환경으로 밀어 넣습니다. 이러한 가혹한 조건에서 생존하기 위해 S. Typhimurium은 여러 가지 방법으로 식세포의 기능을 조절합니다. 첫째, S. Typhimurium의 III형 분비 시스템에 의해 암호화된 효과기는 식소체 산화효소의 조립을 방해하고 결과적으로 초과산화물 라디칼의 생성을 억제합니다. 둘째, SCV는 리소좀 융합을 방지할 뿐만 아니라 포함된 박테리아 세포가 항균제에 노출되는 것을 제한하는 S. Typhimurium에 대한 보호막 역할을 합니다7. S. Typhimurium의 주요 항산화제는 산화제를 직접적으로 소멸시키는 반면, 복구 효소는 손상된 생체분자의 기능을 복원합니다8,9.

그러나 포식리소좀의 항균 공격에 대한 생존은 스트레스에 대응하는 데 필요한 단백질과 기타 생체 분자를 합성하는 미생물의 능력에 달려 있습니다. 따라서 병원체는 이러한 복잡한 거대분자를 위한 구성 요소와 이를 합성하는 데 필요한 에너지를 제공하는 데 필요한 영양소를 찾아야 합니다10. S. Typhimurium이 숙주 내의 가혹한 조건에서도 생존할 수 있게 해주는 것은 바로 S. Typhimurium의 대사 유연성입니다11. 대체 공급원으로부터 영양 요구 사항을 충족하는 능력은 숙주 내 S. Typhimurium의 적응에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 그러한 생존 메커니즘 중 하나는 글리옥실레이트 회로의 존재입니다. 이 회로의 주요 기능은 에탄올과 아세테이트와 같은 C2 화합물이 탄소의 유일한 공급원일 때 박테리아/세포 성장을 허용하는 것입니다12. 대식세포에 지방산이 풍부하다는 연구 결과는 거의 없습니다. 대사 시 지방산은 글리옥실레이트 회로의 기질인 아세테이트13으로 전환될 수 있는 아세틸-CoA를 생성합니다.