KR101598425B1 - Ro1s-5 strain having capability of inhibiting quorum sensing and use thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쿼럼 센싱 억제능이 있는 RO1S-5 균주 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오염된 역삼투 멤브레인에서 분리한 균주로서 쿼럼 센싱을 억제할 수 있고 특히 바이오필름 형성 억제에 효과적인 RO1S-5 균주 및 이의 용도에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 박테리아에 의한 쿼럼 센싱을 억제할 수 있고 특히 바이오필름 형성을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 RO1S-5 균주는 AHL 락토나아제 활성을 나타내기 때문에 AHL 아실 체인 길이와 무관하게 AHL 분자에 대하여 높은 기질 특성을 나타낼 수 있다.
The present invention relates to a strain RO1S-5 having quorum sensing inhibitory activity, and more particularly to a strain isolated from a contaminated reverse osmosis membrane and capable of inhibiting quorum sensing, particularly RO1S-5 And a use thereof.
According to the present invention, quorum sensing by bacteria can be suppressed, and particularly, biofilm formation can be effectively suppressed. In addition, the ROIS-5 strain according to the present invention exhibits AHL lactonase activity, and thus can exhibit high substrate characteristics for AHL molecules regardless of the AHL acyl chain length.

Description

쿼럼 센싱 억제능이 있는 RO1S-5 균주 및 이의 용도{RO1S-5 STRAIN HAVING CAPABILITY OF INHIBITING QUORUM SENSING AND USE THEREOF} (RO1S-5 STRAIN HAVING CAPABILITY OF INHIBITING QUARUM SENSING AND USE THEREOF)

본 발명은 쿼럼 센싱 억제능이 있는 RO1S-5 균주 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오염된 역삼투 멤브레인에서 분리한 균주로서 쿼럼 센싱을 억제할 수 있고 특히 바이오필름 형성 억제에 효과적인 RO1S-5 균주 및 이의 용도에 관한 것이다.
The present invention relates to a strain RO1S-5 having quorum sensing inhibitory activity, and more particularly to a strain isolated from a contaminated reverse osmosis membrane and capable of inhibiting quorum sensing, particularly RO1S-5 And a use thereof.

쿼럼 센싱(quorum sensing, QS)은, 세균이 N-아실-호모세린 락톤(N-acyl-homoserine lactone, AHL)과 같은 신호 분자를 이용하여 주변 세균 개체군의 밀도를 감지하고 신호 물질의 농도가 어떤 한도치에 이르면 일정수의 세균에 의해서 유도되는 특정 유전자가 발현되는 메카니즘이다(Smith and Iglewski, 2003a). QS는 독성 인자 생산, 생물발광, 항생제 생산, 포자형성 및 바이오필름 형성과 같은 많은 생물학적 과정에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Novick and Geisinger 2008.; Ng and Bassler 2009; Williams and Camara 2009). Quorum sensing (QS) is a technique in which bacteria use signal molecules such as N-acyl-homoserine lactone (AHL) to detect the density of surrounding bacterial populations, (Smith and Iglewski, 2003a). This is the mechanism by which a certain number of bacteria-induced genes are expressed. QS is known to play an important role in many biological processes such as toxic factor production, bioluminescence, antibiotic production, spore formation and biofilm formation (Novick and Geisinger 2008; Ng and Bassler 2009; Williams and Camara 2009).

이들 중에서도, 바이오필름 형성은 임상적으로 중요한 박테리아 병원(pathogenesis)의 주요한 원인이고 또한 의학적 이식 장치, 오일 시추, 종이 생산, 식품 가공, 양어 및 막 분리 프로세스와 같은 의학적, 산업적, 환경학적 프로세스에 있어서 효율을 저하시키는 요인이 된다(Adonizio et al, 2008; Van Houdt and Michiels, 2010; Donlan, 2001; Ammor et al. 2008; Defoirdt et al., 2004; Wevers et al. 2009). 바이오필름은 어디에나 존재할 수 있을 뿐만 아니라 세포들이 항미생물제에 저항성을 가질 수 있도록 하기 때문에 바이오필름 형성을 제어할 수 있는 일반적인 기술을 개발하는 것을 쉽지 않다. 따라서, 이러한 바이오 필름 형성을 제어하는 효과적인 전략에 대한 관심이 매우 높다. 특히 바이오 필름 형성에 QS가 중요한 역할을 한다는 점에서 QS 조절 메커니즘에 대한 관심이 높다. Among them, biofilm formation is a major cause of clinically important bacterial pathogenesis and is also a major cause of pathogenesis in medical, industrial and environmental processes such as medical implants, oil drilling, paper production, food processing, (2000), which is the most common cause of the decline in the efficiency of the process (Adonizio et al., 2008; Van Houdt and Michiels, 2010; Donlan, 2001; Ammor et al. It is not easy to develop a general technique for controlling biofilm formation, since biofilms can be present everywhere, as well as allowing cells to be resistant to antimicrobials. Therefore, there is a high interest in an effective strategy for controlling such biofilm formation. In particular, QS is an important mechanism for the formation of biofilms.

바이오 필름 형성을 제어하기 위한 QS 조절 메커니즘으로, AHL의 효소 분해와 같이 QS 시그널 시스템을 방해하거나, S-아데노실 메티오닌 유사물질에 의해 AHL 합성을 억제하거나 또는 AHL을 제거하거나 AHL 수용체와 경쟁적인 길항 AHL 유사물질에 의해 QS 신호 전달을 억제하는 방법 등이 연구되고 있다. 가장 확실한 QS 제어 방법은 AHL 아실라아제 및 AHL 락토나아제에 의한 QS 시그널 분자의 효소 분해를 통한 쿼럼 퀀칭(quorum quenching, QQ)일 수 있다. AHL 아실라아제는 아실 측쇄의 아마이드 결합에서 AHL 분자를 분해하고 호모세린 및 유리 지방산을 생성한다. AHL 락토나아제는 박테리아 사이에 널리 컨저브(conserve)되고, 호모세린 내의 락톤 본드를 가수분해하고 아실 호모세린을 방출함으로써 AHL 분자를 분해한다. 가변적인 기질 스펙트라를 나타내는 AHL 아실라아제와 달리, AHL 락토나아제는 AHL 아실 체인 길이와 무관하게 AHL 분자에 대하여 높은 기질 특성을 나타내는 AHL 분해 효소로 알려져 있다(Dong et al., 2007; Chen et al., 2013; Wang et al., 2004). 바실러스 sp. 240B1의 AHL-락토나아제 코딩 유전자(AIIA)가 최초로 발견된 이후에, 많은 박테리아에서 다양한 AHL-락토나아제가 동정되었다. 그러나 바이오필름 형성과 관련된 AHL 락토나아제의 억제 효과에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다.A QS regulatory mechanism to control biofilm formation, which may interfere with the QS signaling system, such as enzymatic degradation of AHL, inhibit AHL synthesis by S-adenosyl methionine mimetics, or eliminate AHL or compete with AHL receptors And methods of inhibiting QS signaling by AHL-like substances have been studied. The most obvious QS control method may be quorum quenching (QQ) through enzymatic degradation of QS signal molecules by AHL acylase and AHL lactonase. The AHL acylase degrades the AHL molecule in the amide bond of the acyl side chain and produces homoserine and free fatty acids. AHL lactonase is widely conserved among bacteria, degrading AHL molecules by hydrolyzing lactone bonds in homoserine and releasing acyl homoserine. Unlike AHL acylase, which exhibits variable substrate spectra, AHL lactonase is known to be an AHL degrading enzyme that exhibits high substrate properties for AHL molecules regardless of AHL acyl chain length (Dong et al., 2007; Chen et al. al., 2013; Wang et al., 2004). Bacillus sp. After the first detection of the AHL-lactonase coding gene (AIIA) of 240B1, various AHL-lactonases were identified in many bacteria. However, the inhibitory effect of AHL lactonase related to biofilm formation has not been studied yet.

대한민국 공개특허 10-2006-0032991Korean Patent Publication No. 10-2006-0032991

본 발명은 쿼럼 센싱을 억제할 수 있는 RO1S-5 균주를 제공한다. The present invention provides a strain RO1S-5 capable of inhibiting quorum sensing.

또한 본 발명은 상기 균주 및 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 쿼럼 센싱 억제제를 제공한다.The present invention also provides a quorum sensing inhibitor comprising the strain and the culture medium as an active ingredient.

아울러 본 발명은 상기 균주 및 그 배양액을 이용한 쿼럼 센싱 억제 방법을 제공한다.
In addition, the present invention provides a method for inhibiting quorum sensing using the strain and a culture thereof.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 수탁번호 KCTC 18281P로 기탁된, 쿼럼 센싱(quorum sensing, QS) 억제능이 있는 RO1S-5 균주를 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, RO1S-5 strain having quorum sensing (QS) inhibitory ability deposited with accession number KCTC 18281P can be provided.

상기 쿼럼 센싱은 AHL(아실 호모세린 락톤)을 신호 분자로 이용하는 메카니즘일 수 있다.The quorum sensing may be a mechanism using AHL (acyl homoserine lactone) as a signal molecule.

상기 쿼럼 센싱 억제능은 바이오필름 형성 억제능일 수 있다.The quorum sensing inhibiting ability may be the ability to inhibit biofilm formation.

상기 RO1S-5 균주는 오염된 역삼투 멤브레인에서 분리된 것일 수 있다.The ROlS-5 strain may be isolated from the contaminated reverse osmosis membrane.

상기 RO1S-5 균주는 AHL(아실 호모세린 락톤)에 대하여 기질 특이성을 나타낼 수 있다.The RO1S-5 strain may exhibit substrate specificity to AHL (acyl homoserine lactone).

상기 AHL은 BHL(C4, N-butanoyl-homoserine lactone), HHL(C6, N-hexanoyl-homoserine lactone), OHL(C8, N-octanoyl-homoserine lactone), DHL(C10, N-decanoyl-homoserine lactone), dDHL(C12, N-dodecanoyl-homoserine lactone) 및 OdDHL(3-oxo-C12, N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserine lactone)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.The AHL may be selected from the group consisting of BHL (C4, N-butanoyl-homoserine lactone), HHL (C6, N-hexanoyl-homoserine lactone), OHL (C8, N-octanoyl- , dDHL (C12, N-dodecanoyl-homoserine lactone) and OdDHL (3-oxo-C12, N- (3-oxododecanoyl) -L-homoserine lactone).

상기 RO1S-5 균주는 AHL(아실 호모세린 락톤) 락토나아제 활성을 나타낼 수 있다.
The RO1S-5 strain may exhibit AHL (acyl homoserine lactone) lactonase activity.

상기 RO1S-5 균주는 AHL(아실 호모세린 락톤) 분해 효소일 수 있다.The RO1S-5 strain may be an AHL (acyl homoserine lactone) degrading enzyme.

상기 RO1S-5 균주는 슈도모나스 에루지노사(Pseudomonas aeruginosa PAO1)에 의한 바이오필름 형성을 억제할 수 있다.
The RO1S-5 strain may inhibit biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa PAO1.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 RO1S-5 균주 또는 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 쿼럼 센싱 억제제를 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a quorum sensing inhibitor comprising the RO1S-5 strain or a culture thereof as an active ingredient can be provided.

상기 쿼럼 센싱 억제제는 바이오필름 형성 억제제일 수 있다.
The quorum sensing inhibitor may be a biofilm formation inhibitor.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 청구항 1의 균주 또는 그 배양액으로 고체 표면을 처리하는 단계를 포함하는 쿼럼 센싱 억제 방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a quorum sensing suppression method comprising the step of treating a solid surface with the strain of claim 1 or a culture thereof.

상기 쿼럼 센싱 억제 방법은 바이오필름 형성을 억제하는 방법일 수 있다.The quorum sensing inhibiting method may be a method for inhibiting biofilm formation.

상기 고체 표면은 스테인레스 스틸로 이루어진 표면일 수 있다.The solid surface may be a surface made of stainless steel.

상기 고체 표면은 선박 등의 표면일 수 있다.
The solid surface may be a surface of a vessel or the like.

본 발명에 따르면 박테리아에 의한 쿼럼 센싱을 억제할 수 있고 특히 바이오필름 형성을 효과적으로 억제할 수 있다. According to the present invention, quorum sensing by bacteria can be suppressed, and particularly, biofilm formation can be effectively suppressed.

또한 본 발명에 따른 RO1S-5 균주는 AHL 락토나아제 활성을 나타내기 때문에 AHL 아실 체인 길이와 무관하게 AHL 분자에 대하여 높은 기질 특성을 나타낼 수 있다.In addition, the ROIS-5 strain according to the present invention exhibits AHL lactonase activity, and thus can exhibit high substrate characteristics for AHL molecules regardless of the AHL acyl chain length.

아울러 본 발명에 따른 RO1S-5 균주는 생물오손(biofouling) 등과 관련된 산업 프로세스에서 바이오필름을 제어할 수 있는 응용 툴로서 이용될 수 있다.
In addition, the strain RO1S-5 according to the present invention can be used as an application tool capable of controlling the biofilm in an industrial process related to biofouling and the like.

도 1a~1d는 오염된 역삼투 멤브레인에서 분리한 균주의 QQ활성을 디스크-확산 어세이에 의하여 분석한 사진이다.
도 2는 β-갈락토시다아제 어세이에 의하여 RO1S-5의 QQ 활성을 분석한 것이다.
도 3은 β-갈락토시다아제 어세이에 의하여 RO1S-5의 QQ 특성을 분석한 것이다. (a) RO1S-5의 세포외 활성에 관한 것이고, (b)는 RO1S-5의 열 안정성에 관한 것이고 (c)는 프로테이아제 K를 처리한 효과에 관한 것이다. (d)는 QS-발현 음성 대조군(no AHL) 및 양성 대조군(AHL only)이다.
도 4a는 OdDHL에 대한 LC-MS/MS 분석에 의한 SIR(selective ion recording) 프로필을 나타낸 것이다.
도 4b는 RO1S-5와 혼합하여 배양한 OdDHL에 대한 LC-MS/MS 분석에 의한 SIR(selective ion recording) 프로필을 나타낸 것이다.
도 4c는 3-oxo-C12-HS에 대한 LC-MS/MS 분석에 의한 SIR(selective ion recording) 프로필을 나타낸 것이다.
도 5a는 OdDHL의 구조식이고, 5b는 락토나아제에 의한 OdDHL의 분해 생성물 3-oxo-C12-HS의 구조식이다.
도 6은 P. 에어루지노사 (P.aeruginosa) PAO1에 의한 바이오 필름 형성에 대한 RO1S-5 효과를 분석한 것이다.
1A to 1D are photographs showing the QQ activity of a strain isolated from a contaminated reverse osmosis membrane by a disk-diffusion assay.
Fig. 2 shows the QQ activity of RO1S-5 analyzed by? -Galactosidase assay.
FIG. 3 is an analysis of the QQ characteristic of RO1S-5 by? -Galactosidase assays. (a) relates to the extracellular activity of RO1S-5, (b) relates to the thermal stability of RO1S-5, and (c) relates to the effect of treatment with Protease K. (d) are the QS-expressing negative control (no AHL) and the positive control (AHL only).
Figure 4a shows a selective ion recording (SIR) profile by LC-MS / MS analysis for OdDHL.
4B shows a selective ion recording (SIR) profile by LC-MS / MS analysis for OdDHL cultured in combination with RO1S-5.
Figure 4c shows a selective ion recording (SIR) profile by LC-MS / MS analysis for 3-oxo-C12-HS.
5A is a structural formula of OdDHL, and 5b is a structural formula of the decomposition product 3-oxo-C12-HS of OdDHL by lactonase.
Figure 6 is an analysis of the RO1S-5 effect on biofilm formation by P. aeruginosa PAO1.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예를 통하여 쉽게 이해될 수 있다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수 있다. 여기서 소개되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 이하의 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The objects, features and advantages of the present invention can be easily understood through the following examples. The present invention is not limited to the embodiments described herein but can be implemented in other forms. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the following examples.

실시예: 신규 미생물 RO1S-5 균주의 동정Example: Identification of a New Microorganism RO1S-5 Strain

1.박테리아 균주 및 배지의 준비1. Preparation of bacterial strains and media

오염된 역삼투(RO) 멤브레인(베올리아 워터 솔루션 & 테크놀러지, 대산, 충북, 대한민국)으로부터 분리한 총 505 종의 박테리아 중에서, 신규 미생물을 분리하여 QQ 활성도를 분석하기 위하여 TSB((Difco, Laboratories, Detroit, MI, USA) 배지에서 배양하고, 바이오필름 억제능이 가장 우수한 미생물을 선택하여 균주 RO1S-5로 명명하였다. 크로모박테리움 바이오라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026; ATCC 31532, ATCC, Manassas, VA, USA; McClean et al., 1997; Steindler and Venturi, 2007)은 C4-C8 AHL에 대한 QQ 활성을 테스트하기 위한 바이오센서 균주로 사용되었고 LB배지(Luria-Bertani medium, 0.5% yeast extract, 1% tryptone 및 1% NaCl)에서 배양하였다. 아그로박테리움 리조젠스 NTL4(Agrobacterium rhizogenes NTL4; pZLR4, Luo et al., 2003)는 C8-C12 AHL에 대한 바이오센서로 사용하였고 AB 만니톨 배지(AB mannitol medium, ATCC medium 1691)에서 배양하였다. 필요에 따라, AB 만니톨 배지에 X-Gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-D-galactopyranoside; Promega, Madison, WI, USA) 및 겐타마이신(gentamycin, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)을 각각 40 및 15 μg/mL씩 첨가하였다. 슈도모나스 에루지노사 PAO1( Pseudomonas aeruginosa PAO1, ATCC BAA-47)는 QS 시그널(AHLs) 생산자 및 바이오 필름 형성자(Pesci et al., 1997)로 사용되었다. 바실러스 세레우스(Bacillus cereus, ATCC14579) 및 대장균(Escherichia coli) DH5α는 각각 QQ 양성 및 음성 대조군으로 사용하였다(Morohoshi et al., 2009). 이들 세 가지 균주는 모두 (150 RPM)으로 진탕하면서 35℃, LB 배지에서 배양하였다 .Among the total 505 bacteria isolated from contaminated reverse osmosis (RO membrane) (Veolia Water Solutions & Technology, Daesan, Chungbuk, Korea), TSB (Difco, Laboratories, Detroit, MI, USA) cultured in the medium, the biofilm inhibitory ability is the selection superior microorganisms were designated as strains RO1S-5 chromotherapy tumefaciens bio LA-raised CV026 (Chromobacterium violaceum CV026;. ATCC 31532, ATCC, Manassas, VA (Luria-Bertani medium, 0.5% yeast extract, 1%) was used as a biosensor strain to test the QQ activity against C4-C8 AHL, and McClean et al. tryptone and 1% NaCl). Agrobacterium rhizogenes NTL4 (pZLR4, Luo et al., 2003) was used as a biosensor for C8-C12 AHL and AB mannitol medium, ATCC medi D-galactopyranoside (Promega, Madison, WI, USA) and gentamycin (gentamycin, Sigma) were added to AB mannitol medium as needed ( Pseudomonas aeruginosa PAO1, ATCC BAA-47) were added to the QS signal (AHLs) producer and the biofilm formers Bacillus cereus ( ATCC 14579) and Escherichia coli DH5α were used as QQ-positive and negative control, respectively (Morohoshi et al., 2009). All three strains were cultured in LB medium at 35 ° C with shaking (150 RPM).

AHLs: BHL(C4, N-butanoyl-homoserine lactone), HHL(C6, N-hexanoyl-homoserine lactone), OHL(C8, N-octanoyl-homoserine lactone), DHL(C10, N-decanoyl-homoserine lactone), dDHL(C12, N-dodecanoyl-homoserine lactone) 및 OdDHL(3-oxo-C12, N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserine lactone)은 시그마 알드리치(Sigma-Aldrich)에서 구매하였다. 모든 AHLs 원액(stock solution)은 DMSO(시그마-알드리치)를 이용하여 준비하고 -30℃에서 저장하였다. 시약급(reagent-grade) 프로테이나아제 K(Proteinase K), ONPG(2-nitrophenyl β-D-galactopyranoside) 및 다른 화학 약품들은 시그마-알드리치에서 구매하였다.
AHLs: BHL (C4, N-butanoyl-homoserine lactone), HHL (C6, N-hexanoyl-homoserine lactone), OHL (C8, N-octanoyl- dDHL (C12, N-dodecanoyl-homoserine lactone) and OdDHL (3-oxo-C12, N- (3-oxododecanoyl) -L-homoserine lactone) were purchased from Sigma-Aldrich. All AHLs stock solutions were prepared using DMSO (Sigma-Aldrich) and stored at -30 ° C. Reagent-grade Proteinase K, ONPG (2-nitrophenyl β-D-galactopyranoside) and other chemicals were purchased from Sigma-Aldrich.

2. 오염된 역삼투(RO) 멤브레인에서 분리한 신규 미생물의 QS 및 QQ 활성 분석 2. Analysis of QS and QQ activity of new microorganisms isolated from contaminated reverse osmosis (RO) membrane

풀-스케일(full-scale) 수처리 공장(베올리아 워터 솔루션 앤 테크놀러지 코리아, 대산, 충북, 대한민국; Kim et al., 2009)로부터 수집한 오염된 역삼투 멤브레인(RO membrane)으로부터 분리한 신규 미생물의 QS 및 QQ 활성은 하룻밤 동안(overnight) 배양한 세포의 평행 스트리킹 방법을 이용하여 테스트하였다(Ravn et al, 2001).
New microorganisms isolated from a contaminated reverse osmosis membrane (RO membrane) collected from a full-scale water treatment plant (Veolia Water Solutions and Technology Korea, Daesan, Chungbuk, Korea, Kim et al., 2009) QS and QQ activities were tested using parallel streaking of cultured cells overnight (Ravn et al, 2001).

신규 미생물의 QQ 활성은 디스크-확산 분석법(Mani et al., 2012)으로 확인하였다. BHL 및 HHL 검출을 위해, 하룻밤 동안 배양한 CV026(200μL)를 50℃에서 10mL의 신선한 LB 한천 배지에 첨가하고, 한천-배양물 혼합물을 즉시 페트리 접시에 부었다. 신선한 LB 배지에서 24시간 배양한 신규 미생물 20μL(A600 = 2.6± 0.1)을 혼합한 BHL(6.8 μg) 또는 HHL(0.2 μg)를 준비하고, 이를 응고된 배지 위에 둔 멸균 종이 디스크(직경 8mm; Adventec, Toyo Roshi Kaisha, Ltd. Japan)에 올렸다. 이 플레이트를 24시간 동안 배양하고 유색 서클(colored circle)의 직경을 측정하였다. CV026은 C4~C8 아실 체인 검출에 사용되었고, 이는 C4-3-옥소 AHL을 제외하고 C10 보다 짧은 아실 체인으로 된 외인성 AHLs에 노출되었을 때, 보라색을 나타낸다(Cha et al., 1998; Farrand et al. 2002; Zhu et al. 2003; Kawaguchi et al., 2008).The QQ activity of the new microorganism was confirmed by disk-diffusion analysis (Mani et al., 2012). For BHL and HHL detection, CV026 (200 [mu] L) incubated overnight was added to 10 mL fresh LB agar medium at 50 [deg.] C and the agar-culture mixture was immediately poured into a Petri dish. BHL (6.8 μg) or HHL (0.2 μg) mixed with 20 μL of a new microorganism (A600 = 2.6 ± 0.1) cultured in fresh LB medium for 24 hours was prepared and sterilized on a sterilized paper disc (diameter 8 mm; Adventec , Toyo Roshi Kaisha, Ltd. Japan). The plates were incubated for 24 hours and the diameter of colored circles was measured. CV026 was used for the detection of C4 to C8 acyl chains, which exhibit purple color when exposed to exogenous AHLs in shorter acyl chains than C10 except C4-3-oxo AHL (Cha et al., 1998; Farrand et al 2002; Zhu et al., 2003; Kawaguchi et al., 2008).

dDHL 및 OdDHL의 검출을 위해서는, 바이오어세이 균주로서 36시간 배양된 NTL4과 X- Gal 및 겐타마이신이 첨가된 AB 만니톨 한천이 사용된 것을 제외하고는 BHL 및 HHL 검출과 동일한 방법을 사용하였다. 신규 미생물의 QQ 활성은 AHL의 양 및 칼라 존의 직경 상이의 관계로부터 얻는 표준 곡선에 근거하여 결정하였다.
For detection of dDHL and OdDHL, the same method as BHL and HHL detection was used except that NTL4 cultured for 36 hours as a bioassay strain and AB mannitol agar supplemented with X-Gal and gentamycin were used. The QQ activity of the new microorganism was determined based on the standard curve obtained from the relationship between the amount of AHL and the diameter of the color zone.

디스크 확산 분석에 의해, 신규 미생물 중 RO1S-5가 BHL(C4), HHL (C6), DHL(C10) 및 OdDHL(3-옥소-C12)에 대하여 가장 높은 QQ 활성을 갖는 것으로 확인되었다(도 1 참조). 도 1a는 BHL 6848ng을 로딩한 것이고, 도 1b는 HHL 199.2ng을, 도 1c는 DHL 283.4ng을, 도 1d는 OdDHL (29.7ng)을 로딩한 것이다. 대조군(control)은 AHL만을 로딩한 것이다. 칼라 존이 좁을수록 높은 QQ 활성을 나타낸다.
It was confirmed by disk diffusion analysis that ROIS-5 in the new microorganism has the highest QQ activity for BHL (C4), HHL (C6), DHL (C10) and OdDHL (3-oxo-C12) Reference). FIG. 1A shows loading of 6848ng of BHL, FIG. 1B shows loading of 199.2ng of HHL, 283.4ng of DHL, and OdHHL (29.7ng) of FIG. 1d. The control (control) is loaded with AHL only. The narrower the color zone, the higher the QQ activity.

상기 분석에서 RO1S-5는 CV026 및 NTL4에 의해 검출될 수 AHL 신호 분자를 생산하지 않았다. RO1S-5의 QQ 활성을 β-갈락토시다아제 어세이(β-galactosidase assay)을 이용하여 정량적으로 분석하였다. β-갈락토시다아제(β-galactosidase)의 활성은 Tang et al. (2013)에 따라 측정하였다. 바이오센서로 NTL4를, QS 유도하는 AHL 분자로서 DHL(C10), dDHL(C12), 및 OdDHL(3-옥소-C12)를 이용하였다. TSB 한천에 하룻밤 동안 배양한 RO1S-5는 TSB 액체 배지에 접종하고 12시간 동안 150rpm으로 진탕하면서 30℃에서 배양하였다. RO1S-5 배양물을 세 개로 나누어(270μL) 3개의 웰(48-웰 마이이크로티터 플레이트; Falcon, BD, Franklin Lakes, NJ, USA)로 옮겼다. 각각의 웰에 DMSO 30μL에 용해된 AHL(DHL, dDHL 또는 OdDHL 중 하나)를 넣은 다음 최종 농도를 각각 10-7, 10-7, 10-6 M로 설정하였다. 모든 샘플은 3배수로 준비하였고, 48-웰 플레이트는 24시간 동안 진탕하면서 30℃에서 배양하였다. 배양 후, 배양물을 5 분 동안 10,000xg에서 원심 분리한 후, 상등액을 여과 멸균하였다(0.20㎛의 기공 크기; Whatman, Maidstone, Kent, UK)). 준비된 상등액을 1mM NTL4 배양물(AB 배지에서 36 시간 배양한 배양물의 1/50 희석)과 혼합하고 30℃에서 16시간 동안 진탕하면서 배양하였다. 16시간 배양한 배양물 200μL를 허니콤-플레이트(Oy Growth Curves Ab Ltd, Piscataway, NJ, USA)의 웰로 옮기고 나서 20μL의 ONPG(8mg/ml in PBS)를 각 웰에 첨가하였다. 이 허니콤 플레이트는 바이오스크린 C(Bioscreen C; Oy Growth Curves Ab Ltd)를 이용하여 25℃ 에서 23시간 동안 배양하며 매 30분마다 A420을 측정하였다.
In this assay, ROlS-5 did not produce AHL signal molecules that could be detected by CV026 and NTL4. The QQ activity of RO1S-5 was quantitatively analyzed using a? -Galactosidase assay. The activity of? -galactosidase is reported in Tang et al. (2013). NTL4 as a biosensor, DHL (C10), dDHL (C12), and OdDHL (3-oxo-C12) as QH inducing AHL molecules were used. RO1S-5 cultured overnight in TSB agar was inoculated into TSB liquid medium and cultured at 30 ° C. for 12 hours with shaking at 150 rpm. RO1S-5 cultures were divided into three (270 μL) and transferred to three wells (48-well microtiter plates; Falcon, BD, Franklin Lakes, NJ, USA). AHL (either DHL, dDHL or OdDHL) dissolved in 30 μL of DMSO was added to each well and the final concentrations were set to 10 -7 , 10 -7 , and 10 -6 M, respectively. All samples were prepared in triplicate, and 48-well plates were incubated at 30 [deg.] C with shaking for 24 hours. After incubation, the culture was centrifuged at 10,000 xg for 5 minutes and the supernatant was then filter sterilized (pore size of 0.20 mu m; Whatman, Maidstone, Kent, UK). The prepared supernatant was mixed with 1 mM NTL4 culture (1/50 dilution of culture incubated in AB medium for 36 hours) and cultured at 30 占 폚 for 16 hours with shaking. After transferring 200 μL of the culture for 16 hours to the wells of a Honeycomb-plate (Oy Growth Curves Ab Ltd, Piscataway, NJ, USA), 20 μL of ONPG (8 mg / ml in PBS) was added to each well. The honeycomb plates were incubated at 25 ° C for 23 hours using Bioscreen C (Oy Growth Curves Ab Ltd), and the A 420 was measured every 30 minutes.

RO1S-5의 QQ 활성을 β-갈락토시다아제 어세이(β-galactosidase assay)을 이용하여 분석하고 그 결과를 도 2 및 도 3에 나타내었다. 도 2에서는 AHL만 존재하는 경우(relative QS expression=1.0)의 β-갈락토시다아제 활성을 AHL과 RO1S-5가 공존하는 경우의 활성을 비교한 결과를 나타내었다. AHL만으로 이루어진 대조군 (100% QS 발현)에 비해, RO1S-5의 경우 QS-조절 β-갈락토시다아제 발현에 있어서 눈에 띄게 감소된 결과를 나타내었다. 이는 RO1S-5의 QQ 활성에 의해, 이용가능한 AHLs 농도가 감소하였다는 것을 의미한다. DHL, dDHL 및 OdDHL 에 대한 RO1S-5의 QQ 활성에 의한 β-갈락토시다아제 발현 감소량은 각각 85%, 97%, 84%였다. 이러한 결과는 RO1S-5에 의한 QQ가 AHL분자의 치환이나 아실 체인 길이에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다.
The QQ activity of RO1S-5 was analyzed using a? -Galactosidase assay, and the results are shown in FIG. 2 and FIG. FIG. 2 shows the results of comparing the activities of AHL and RO1S-5 in the presence of AHL alone (relative QS expression = 1.0). Compared with the AHL-only control (100% QS expression), ROIS-5 showed markedly reduced QS-regulated beta -galactosidase expression. This means that the QQ activity of RO1S-5 decreased the available AHLs concentration. The amounts of decrease of β-galactosidase expression by the QQ activity of RO1S-5 against DHL, dDHL and OdDHL were 85%, 97% and 84%, respectively. These results indicate that QQ by RO1S-5 is not affected by substitution of AHL molecules or by acyl chain length.

3. 신규 미생물 RO1S-5의 동정3. Identification of new microorganism RO1S-5

보편적인 프라이머(27F (5'-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3') 및 1492R(5'-GGT TAC CTT GTT ACG ACT T-3'))를 이용하여 PCR에 의해 RO1S-5의 16S rRNA의 유전자를 증폭하였다. 정제(SolGent PCR purification kit, SolGent Co., Ltd., Korea) 후, PCR 생성물은 ABI PRISM 3730XL의 DNA 애널라이저(Applied Biosystems, CA, USA)로 시퀀싱하고 그 시퀀스를 ABI 프리즘® 3730xl의 DNA 애널라이저(Applied Biosystems, CA, USA)에서 분석하여 서열화했다. 이 시퀀스는 그들의 가장 가까운 계통을 식별하기 위해, NCBI(the National Center for Biotechnology Information)의 BLAST 프로그램을 사용하여 유전자뱅크(GenBank) 데이터베이스에서 이용 가능한 시퀀스와 비교하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. RO1S-5는 바실러스(Bacillus sp.)로 동정되었고 QQ 활성이 알려진바 없는 바실러스(Bacillus sp.) CP- H45(EU584544)의 16S rRNA 부분의 서열과 99% 서열 상동성을 나타내었다. The 16S rRNA of RO1S-5 was amplified by PCR using a universal primer (27F (5'-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3 ') and 1492R (5'-GGT TAC CTT GTT ACG ACT T- Were amplified. Purification (SolGent PCR purification kit, SolGent Co. , Ltd., Korea) and then, PCR product is the ABI PRISM 3730XL DNA analyzer (Applied Biosystems, CA, USA) by sequencing and the sequence of the DNA analyzer ABI Prism ® 3730xl (Applied Biosystems, CA, USA). This sequence is compared with sequences available in the GenBank database using the BLAST program of the National Center for Biotechnology Information (NCBI) to identify their nearest line and the results are shown in Table 1. RO1S-5 was identified as Bacillus (Bacillus sp.) It shows a sequence and 99% sequence homology of the 16S rRNA parts of Bacillus (Bacillus sp.) CP- H45 ( EU584544) without the bar QQ activity known.

표 1에 나타내는 바와 같이, RO1S-5에 대한 유전자뱅크 기탁번호(GenBank accession numbers)는 KJ413087이다.As shown in Table 1, the GenBank accession numbers for RO1S-5 are KJ413087.

Isolate
(Accession No.)
Isolate
(Accession No.)
Identity of
closest match
(Accession No.)
Identity of
closest match
(Accession No.)
Sequence homology (%)Sequence homology (%) Source of EU584544Source of EU584544
RO1S-5
(KJ413087)
RO1S-5
(KJ413087)
Bacillus sp. cp-h45 (EU584544) Bacillus sp. cp-h45 (EU584544) 9999 Rolling wastewater from Taiyin
Silk Co. Ltd, Taian, China
Rolling wastewater from Taiyin
Silk Co. Ltd, Taian, China

시험예 1: RO1S-5의 QQ 메카니즘 분석Test Example 1: Analysis of the QQ mechanism of RO1S-5

1. RO1S-5의 QQ 특성 분석 1. Analysis of QQ characteristics of RO1S-5

RO1S-5 QQ 활성의 세포외 존재 여부, 열 안정성, 단백질 분해효소에 대한 반응은 상기된 β-갈락토시다아제 어세이(β-galactosidase assay)를 이용하여 분석하였다. TSB 한천에 하룻밤 동안 배양한 RO1S-5를 TSB 액체 배지에 접종하고 24시간 동안 150rpm으로 진탕하면서 30℃에서 배양하였다. 배양 후, 배양물을 10분 동안 10,000xg에서 원심 분리한 후, 상등액을 여과 멸균하여(0.20㎛의 기공 크기; Whatman, Maidstone, Kent, UK)), 세포 외 상등액을 준비하였다. 준비된 상등액을 RO1S-5 배양물 (11쪽 파란글씨로 표시된 부분이 이 후 이루어진 분석법입니다) 대신 사용하여 β-갈락토시다아제 어세이를 수행함으로써 세포외 QQ 활성을 분석하였다. RO1S-5 QQ 활성의 열안정성을 테스트하기 위하여 상기 준비된 RO1S-5 상등액을 오토클레이브에서 121℃, 15 psi에서 15분 동안 처리한 후 QQ 특성을 분석하였다. 또한 상기 준비된 상등액을 37℃에서 24시간 동안 프로테이나아제 K(최종농도 100 μg/mL)로 처리하고 RO1S-5의 QQ 특성을 분석하였다. 그 결과는 도 3에 나타내었다.The extracellular presence of RO1S-5 QQ activity, thermal stability, and the response to proteolytic enzymes were analyzed using the? -Galactosidase assay described above. RO1S-5 cultured overnight in TSB agar was inoculated into TSB liquid medium and cultured at 30 DEG C for 24 hours with shaking at 150 rpm. After the culture, the culture was centrifuged at 10,000 x g for 10 minutes, and then the supernatant was filtered sterilized (pore size of 0.20 mu m; Whatman, Maidstone, Kent, UK) to prepare an extracellular supernatant. Extracellular QQ activity was assayed by performing β-galactosidase assays using the prepared supernatant instead of RO1S-5 cultures (the portion labeled in blue in Figure 11 is the assay that follows). In order to test the thermal stability of RO1S-5 QQ activity, the prepared RO1S-5 supernatant was treated in an autoclave at 121 ° C and 15 psi for 15 minutes and analyzed for QQ characteristics. The prepared supernatant was treated with Proteinase K (final concentration 100 μg / mL) at 37 ° C. for 24 hours and the QQ characteristics of RO1S-5 were analyzed. The results are shown in Fig.

도 3(a)에서 in+out은 세포내 및 세포외 활성을, out는 세포외 활성을 나타낸다. 도 3(a)에서 나타내는 바와 같이, RO1S-5는 DHL(C10), dDHL(C12) 및 OdDHL(3-옥소-C12)에 대하여 높은 세포외 QQ 활성을 나타내었다. 도 3(b)에서 (-)는 열처리하지 않은 시료이고 (+)는 상기 조건으로 열처리한 시료이다. RO1S-5의 QQ 활성은 열처리로 인하여 약해지는 결과를 나타내었 바, 열에 대한 안정성은 떨어지는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 RO1S-5의 QQ 활성이 효소 활성일 수 있다는 것을 의미한다. 도 3(c)에서 (-)는 프로테이나아제 K로 처리하지 않은 시료이고 (+)는 상기 조건으로 프로테이나아제 K로 처리한 시료이다. 프로테이나아제 K를 처리한 경우에서도 RO1S-5의 QQ 활성은 여전히 유지된다는 결과를 확인하였다. AHL을 첨가하지 않은 DMSO 30μL와 RO1S-5 상등액 270μL을 사용한 결과(no AHL)는 QS-발현 음성 대조군으로, AHL을 포함하는 DMSO 30μL와 멸균된 TSB 배지 270μL를 사용한 결과는 양성 대조군으로 사용하였다.
3 (a), in + out indicates intracellular and extracellular activity, and out indicates extracellular activity. As shown in FIG. 3 (a), RO1S-5 showed high extracellular QQ activity against DHL (C10), dDHL (C12) and OdDHL (3-oxo-C12). In FIG. 3 (b), (-) is a sample not subjected to heat treatment and (+) is a sample subjected to heat treatment under the above conditions. The QQ activity of RO1S-5 was found to be weak due to heat treatment, and it was confirmed that heat stability was poor. These results indicate that the QQ activity of RO1S-5 may be an enzyme activity. In FIG. 3 (c), (-) is a sample not treated with Proteinase K and (+) is a sample treated with Proteinase K under the above conditions. It was confirmed that the QQ activity of RO1S-5 is still maintained even when the proteinase K is treated. The results of using 30 μL of DMSO without AHL and 270 μL of RO1S-5 supernatant (no AHL) were negative QS-expression control, and 30 μL of DMSO containing AHL and 270 μL of sterilized TSB medium were used as a positive control.

2. RO1S-5의 QQ 메카니즘 분석 2. Analysis of QQ mechanism of RO1S-5

QQ 메커니즘을 분석하기 위해, OdDHL은 RO1S-5와 함께 배양하고, 얻어진 생성물은 UPLC(Waters, Acquity UPLC)와 음극 전기 분무 이온화(ESI) MS/MS(Waters, Quattro Premier MS)로 분석하였다. 50μL OdDHL(DMSO에 1.0 ㅧ 10-2 M로 용해)을 RO1S-5 12시간 배양물 450μL와 혼합하였다. 30℃에서 24시간 배양한 후, 배양 혼합물을 산성화된 에틸 아세테이트(500μL)로 3회 추출하고 유기상을 질소 기류 하에서 증발 건조시켰다. 잔류물을 메탄올:물(1:1, V/V) 혼합물 500μL에서 재구성(reconstitution)하고 C18 역상 컬럼(Waters, 100 mm x 0.2 mm x 0.17 μm)을 사용하여 UPLC로 분석하였다. 0.1 % 포름산이 포함된 물(A)과 0.1 % 포름산이 포함된 메탄올(B)을 다음과 같은 용리 조건 하 0.4 ㎖/min의 유속으로 분별을 위한 용리액으로 사용하였다:0분에 A:B 용액 비율 9:1에서 시작하여 3분에 B 용액 100%가 되도록 연속적 비율 변화, 4분까지 유지, 5분에 A:B 용액 비율 9:1이 되도록 연속적 비율 변화, 6분까지 유지. 분별된 샘플은 ESI-MS/MS를 이용하여 분석하였다(Center for zero emission technology, Korea). OdDHL 락톤고리 분해 생성물인 N-(3-옥소도데카노일)-L-호모세린(N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserin)은 200μL DMSO에 용해된 OdDHL (2.5ㅧ10-3 M)에 1M 의 NaOH 300μL를 혼합하고 37℃에서 6시간 동안 반응시켜 준비하였다. 이 반응액의 pH를 H3PO으로 6.0으로 조정 후, 락톤고리 분해산물을 에틸 아세테이트로 3회 추출하였다(Mei et al., 2010). 건조를 위하여 질소 기류 하에서 용매를 증발시킨 후, 잔류물을 500μL의 메탄올:물(1:1 v:v)로 재구성하여 표준 N-(3-옥소도데카노일)-L-호모세린으로 사용하였다.
To analyze the QQ mechanism, OdDHL was incubated with RO1S-5 and the resulting product was analyzed by UPLC (Waters, Acquity UPLC) and cathodic electrospray ionization (ESI) MS / MS (Waters, Quattro Premier MS). 50 μL OdDHL (dissolved in 1.0 μM 10 -2 M in DMSO) was mixed with 450 μL of RO1S-5 12 hr culture. After incubation at 30 ° C for 24 hours, the culture mixture was extracted three times with 500 μL of acidified ethyl acetate and the organic phase was evaporated to dryness under a stream of nitrogen. The residue was reconstituted in 500 μL of a methanol: water (1: 1, v / v) mixture and analyzed by UPLC using a C 18 reversed phase column (Waters, 100 mm x 0.2 mm x 0.17 μm). Methanol (B) containing 0.1% formic acid and 0.1% formic acid was used as the eluent for fractionation at the flow rate of 0.4 ml / min under the following elution conditions: A: B solution at 0 min Continuous ratio change to 100% B solution at 3 minutes starting at ratio 9: 1, maintenance to 4 minutes, continuous ratio change to A: B solution ratio of 9: 1 at 5 minutes, maintained for 6 minutes. The separated samples were analyzed using ESI-MS / MS (Center for zero emission technology, Korea). (3-oxododecanoyl) -L-homoserin) was dissolved in OdDHL (2.5 ㅧ 10 -3 M) dissolved in 200 μL DMSO And 300 μL of 1 M NaOH were mixed and allowed to react at 37 ° C. for 6 hours. After the pH of the reaction solution was adjusted to 6.0 with H 3 PO, the lactone decomposition product was extracted three times with ethyl acetate (Mei et al., 2010). After evaporation of the solvent under a stream of nitrogen for drying, the residue was reconstituted with 500 μL of methanol: water (1: 1 v: v) and used as standard N- (3-oxododecanoyl) -L-homoserine .

AHL 락토나아제 및 아실라아제는 호모세린 락톤 고리 내의 락톤 결합 및 아실 측쇄의 아미드 결합 각각을 가수분해함으로써 AHL 분자를 분해하는 것으로 알려져 있다(Dong and Zhang, 2005). 따라서, 분해 생성물로서 유리 지방산을 포함하는 아실 호모세린 분자 또는 호모세린 락톤에 상응하는 릴리스(release)는 그것이 각각 락토나아제 또는 아실라아제의 활성에 의한 것인지를 나타낸다. 만일 상기 분해 생성물이 전혀 감지되지 않는다면, QQ 활성이 격리 또는 일 길항제에 기인하는 것을 의미한다.
AHL lactonase and acylase are known to hydrolyze AHL molecules by hydrolyzing each of the lactone bond in the homoserine lactone ring and the amide bond in the acyl side chain (Dong and Zhang, 2005). Thus, release corresponding to an acyl homoserine molecule or a homoserine lactone containing a free fatty acid as a degradation product indicates whether it is due to the activity of a lactonase or an acylase, respectively. If the degradation product is not detected at all, it means that QQ activity is due to quiescent or antagonist.

LC-MS/MS 분석에 의해 OdDHL 표준 SIR(selective ion recording) 프로필을 도 4a에 나타내었다. OdDHL는 3.37분의 리텐션 타임(RT, retention time)에 m/z(mass to charge ratio) 296에서 단일 분자 이온 피크를 발생시켰다. 이는 TIC(total ion current)의 97.5 %에 해당한다. OdDHL를 24시간 동안 RO1S-5와 함께 배양 했을 때, RT 3.32분 TIC 플롯에서 하나의 이온 피크만을 나타내었다(도 4c에서 맨 위 크로마토그램 참조). 이는 OdDHL의 RT 결과와 거의 유사하였으나 m/z 296 (RT=3.37 min)에서 감지되는 이온 피크는 존재하지 않고 (도 4c에서 중간 크로마토그램 참조), m/z 314 (RT=3.32 min)에서 하나의 이온 피크만이 감지되었다(도 4c에서 맨 아래 크로마토그램 참조). 이러한 결과는 OdDHL가 RO1S-5에 의해 m/z 314를 갖는 화합물로 완전히 분해되었다는 것을 의미한다. 이는 OdDHL의 아실 호모세린(3-oxo-C12-HS)의 비전하와 일치한다. 이를 확인하기 위하여 락톤 링의 가수분해에 의하여 OdDHL로부터 3-oxo-C12-HS를 합성하고 합성된 이온 분자를 RO1S-5 활성에 의해 만들어진 것과 비교하였다. 도 4b에서 나타내는 바와 같이, 합성 3-oxo-C12-HS의 SIR 프로필은 RO1S-5에 의한 OdDHL의 분해 생성물의 SIR 프로필과 일치하였다(도 4c 참조). 이러한 결과는 OdDHL(m/z=296)에 대한 RO1S-5의 락토나아제 작용에 의해, 물분자에 해당하는 질량(18)이 증가된 3-oxo-C12-HS(m/z=314)가 생성된다는 것을 나타낸다(도 5 참조). 3-oxo-C12-HS는 음성 대조군(RO1S-5 없이 TSB 배지에서 배양된 OdDHL)에서는 감지되지 않았다. 이는 추출하는 동안 알카라인 가수분해 및 에틸 아세테이트 효과와 같은 락톤 링의 비효소적 분해는 미미하다는 것을 나타낸다. 본 발명에서는 RO1S-5를 pH 6.3~7.0으로 배양함으로써 배양하는 동안 pH-의존성 락톤 가수분해 가능성을 배제하였다.The OdDHL standard selective ion recording (SIR) profile by LC-MS / MS analysis is shown in Figure 4a. OdDHL generated a single-molecule ion peak at a mass-to-charge ratio (m / z) of 296 at retention time (RT) of 3.37 min. This corresponds to 97.5% of TIC (total ion current). When OdDHL was incubated with ROIS-5 for 24 hours, only one ion peak was shown in the TIC plot at RT 3.32 min (see top chromatogram in Figure 4c). This was almost the same as the RT result of OdDHL, but there was no ion peak detected at m / z 296 (RT = 3.37 min) (see intermediate chromatogram in FIG. 4C) (See the bottom chromatogram in Figure 4c). These results indicate that OdDHL was completely degraded by RO1S-5 to a compound with m / z 314. This is consistent with the specificity of the acyl homoserine (3-oxo-C12-HS) of OdDHL. To confirm this, 3-oxo-C12-HS was synthesized from OdDHL by hydrolysis of lactone ring and the synthesized ion molecule was compared with that produced by RO1S-5 activity. As shown in Figure 4b, the SIR profile of the synthetic 3-oxo-C12-HS was consistent with the SIR profile of the degradation products of OdDHL by RO1S-5 (see Figure 4c). This result shows that 3-oxo-C12-HS (m / z = 314), in which mass 18 corresponding to a water molecule is increased by the lactone action of RO1S-5 on OdDHL (m / z = 296) (See FIG. 5). 3-oxo-C12-HS was not detected in negative control (OdDHL cultured in TSB medium without RO1S-5). This indicates that the non-enzymatic degradation of the lactone ring, such as alkaline hydrolysis and ethyl acetate effects, during extraction is minimal. In the present invention, the possibility of pH-dependent lactone hydrolysis during culture was excluded by culturing RO1S-5 at a pH of 6.3 to 7.0.

상기와 같은 결과는 RO1S-5의 QQ는 AHL 락토나아제 활성이 그 원인이라는 것을 나타낸다.
The above results indicate that QQ of RO1S-5 is caused by AHL lactonase activity.

시험예 2: P. 에어루지노사 (Test Example 2: P. aeruginosa ( P.aeruginosaP.aeruginosa ) PAO1에 의한 바이오 필름 형성에 대한 RO1S-5 효과 분석Analysis of effect of RO1S-5 on biofilm formation by PAO1

바이오 필름 형성의 정량화는 마이크로티터 플레이트 어세이에 의해 수행되었다(O'Toole and Kolter, 1998). 신선한 LB 배지에서 하룻밤 동안 배양한 PAO1를 A600 0.2까지 희석하고 24시간 배양한 RO1S-5의 상등액과 혼합(5:1 V/V)한 다음, 혼합물 1 mL을 폴리스티렌 마아크로티터 플레이트 48-웰(Falcon)에 올렸다. 30℃에서 24시간 동안 배양한 다음, 배지를 조심스럽게 제거하고, 1% 크리스탈 바이올렛 용액 1 ㎖를 첨가하였다. 20분 후에 염색 용액을 제거하고 웰을 여과(0.20 ㎛의 공극 크기)된 증류수로 충분히 세정하였다. 부착된 세포를 정량화하기 위해, 95% 에탄올에 크리스탈 바이올렛을 용해하고 A595를 측정하였다. 대장균과 혼합된 PAO1 배양물은 음성 QQ 대조군으로 사용하였고 모든 샘플이 3배수로 준비하였다.
Quantification of biofilm formation was performed by a microtiter plate assay (O'Toole and Kolter, 1998). PAO1 cultured overnight in fresh LB medium was diluted to A 600 0.2 and mixed with the supernatant of RO1S-5 (5: 1 V / V) cultured for 24 hours. Then, 1 mL of the mixture was transferred to a polystyrene maker rotor plate 48- (Falcon). After incubation at 30 ° C for 24 hours, the medium was carefully removed and 1 ml of 1% crystal violet solution was added. After 20 minutes, the staining solution was removed and the wells were thoroughly washed with distilled water (0.20 占 퐉 pore size). To quantify the attached cells, crystal violet was dissolved in 95% ethanol and A 595 was measured. PAO1 cultures mixed with E. coli were used as a negative QQ control and all samples were prepared in triplicate.

P. 에어루지노사은 QS 신호 분자(BHL 및 OdDHL) 생성하기 때문에 QQ 생물체 및 화합물을 스크리닝하는데 있어서 최적의 생물체 중 하나이다. QS는 P. 에어루지노사에 의한 바이오필름 형성에 중요한 역할을 한다. RO1S-5에 의해 AHL 수준을 낮추는 방법으로 QS 유도의 감소를 확인한 후, RO1S-5의 QQ 활성이 P. 에어루지노사 PAO1에 의한 바이오필름 형성을 억제하는지 크리스탈 바이올렛 마이크로티터 어세이에 기초하여 분석하였고 그 결과를 도 6에 나타내었다. RO1S-5는 PAO1에 의한 바이오필름 형성을 효과적으로 억제하였다. PAO1는 RO1S-5 존재 하에서는 바이오필름이 현저히 적게 형성되었다. RO1S-5를 첨가하지 않은 대조군에 비할 때 약 46.7%까지 적게 형성되었다. RO1S-5는 바이오필름 형성을 상당히 감소시키는 효과를 나타내었는 바, 이는 발병학 및 산업 프로세스에서 생물오손(biofouling) 등과 관련된 바이오필름을 제어할 수 있는 응용 툴로서 이용될 수 있을 것이다.
P. aeruginosa is one of the best organisms for screening QQ organisms and compounds because it produces QS signaling molecules (BHL and OdDHL). QS plays an important role in biofilm formation by P. aeruginosa. After confirming the reduction of QS induction by lowering the level of AHL by RO1S-5, the QQ activity of RO1S-5 inhibited the biofilm formation by P. aeruginosa PAO1. Based on the crystal violet microtiter assay And the results are shown in FIG. RO1S-5 effectively inhibited the formation of biofilm by PAO1. PAO1 showed significantly less biofilm in the presence of RO1S-5. And less than about 46.7% when compared to the control without RO1S-5. RO1S-5 has been shown to significantly reduce biofilm formation, which could be used as an application tool to control biofilms associated with biofouling in oncology and industrial processes.

한국생명공학연구원Korea Biotechnology Research Institute KCTC18281PKCTC18281P 2014041820140418

Claims (12)

수탁번호 KCTC 18281P로 기탁된, 쿼럼 센싱 억제능이 있는 Bacillus sp.(바실러스 속) RO1S-5 균주.
Bacillus sp. (Genus Bacillus) RO1S-5 with quorum sensing inhibition deposited with Accession No. KCTC 18281P.
청구항 1에 있어서,
상기 쿼럼 센싱은 AHL(아실 호모세린 락톤)을 신호 분자로 이용하는 것을 특징으로 하는 Bacillus sp.(바실러스 속) RO1S-5 균주.
The method according to claim 1,
The quorum sensing is characterized by using AHL (acyl homoserine lactone) as a signal molecule, and a strain of Bacillus sp. ( Bacillus sp.) RO1S-5.
청구항 1에 있어서,
상기 쿼럼 센싱 억제능은 바이오필름 형성 억제능인 것을 특징으로 하는 Bacillus sp.(바실러스 속) RO1S-5 균주.
The method according to claim 1,
The Bacillus sp. Strain Bacillus sp. RO1S-5 is characterized in that the quorum sensing inhibiting ability is a biofilm formation inhibiting ability.
청구항 1에 있어서,
상기 RO1S-5 균주는 AHL(아실 호모세린 락톤)에 대하여 기질 특이성을 나타내는 것을 특징으로 하는 Bacillus sp.(바실러스 속) RO1S-5 균주.
The method according to claim 1,
The RO1S-5 strain is a strain of Bacillus sp. Bacillus sp. RO1S-5, which is characterized by exhibiting substrate specificity against AHL (acyl homoserine lactone).
청구항 4에 있어서,
상기 AHL은 BHL(N-부타노일-호모세린 락톤), HHL(N-헥사노일-호모세린 락톤), OHL(N-옥타노일-호모세린 락톤), DHL(N-데카노일-호모세린 락톤), dDHL(N-도데카노일-호모세린 락톤) 및 OdDHL( N-(3-옥소도데카노일)-L-호모세린 락톤)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 Bacillus sp.(바실러스 속) RO1S-5 균주.
The method of claim 4,
The AHL may be selected from BHL (N-butanoyl-homoserine lactone), HHL (N-hexanoyl-homoserine lactone), OHL (N-octanoyl-homoserine lactone), DHL (N-decanoyl-homoserine lactone) , dDHL (N- dodecanoyl-homoserine lactone), and Bacillus sp OdDHL characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of (N- (3- oxo-dodecanoyl) -L- homoserine lactone) (Bacillus sp.) RO1S-5 strain.
청구항 1에 있어서,
상기 RO1S-5 균주는 AHL(아실 호모세린 락톤) 락토나아제 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 Bacillus sp.(바실러스 속) RO1S-5 균주.
The method according to claim 1,
The RO1S-5 strain AHL (acyl-homoserine lactone) Lactobacillus Bacillus sp., Characterized in that better represent the activity (Bacillus) RO1S-5 strain.
청구항 1에 있어서,
상기 RO1S-5 균주는 AHL(아실 호모세린 락톤) 분해 효소 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 Bacillus sp.(바실러스 속) RO1S-5 균주.
The method according to claim 1,
The RO1S-5 strain AHL (acyl-homoserine lactone) Bacillus sp. (Bacillus) RO1S-5 strain, characterized in that the indicating decomposition activity.
청구항 1에 있어서,
상기 RO1S-5 균주는 슈도모나스 에루지노사 PAO1(Pseudomonas aeruginosa PAO1)에 의한 바이오필름 형성을 억제하는 것을 특징으로 하는 Bacillus sp.(바실러스 속) RO1S-5 균주.
The method according to claim 1,
The strain RO1S-5 inhibits the formation of biofilm by Pseudomonas aeruginosa PAO1 ( Pseudomonas aeruginosa PAO1), a strain of Bacillus sp. Bacillus sp. RO1S-5.
청구항 1의 균주 또는 그 배양액을 유효성분으로 포함하는 쿼럼 센싱 억제제.
A quorum sensing inhibitor comprising the strain of claim 1 or a culture thereof as an active ingredient.
청구항 9에 있어서,
상기 쿼럼 센싱 억제제는 바이오필름 형성 억제제인 것을 특징으로 하는 쿼럼 센싱 억제제.
The method of claim 9,
Wherein the quorum sensing inhibitor is a biofilm formation inhibitor.
청구항 1의 균주 또는 그 배양액으로 고체 표면을 처리하는 단계를 포함하는 쿼럼 센싱 억제 방법.
A quorum sensing inhibiting method comprising treating a solid surface with the strain of claim 1 or a culture thereof.
청구항 11에 있어서,
상기 쿼럼 센싱 억제 방법은 바이오필름 형성 억제 방법인 것을 특징으로 하는 쿼럼 센싱 억제 방법.
The method of claim 11,
Wherein the quorum sensing suppression method is a biofilm formation suppression method.
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