산성 pH와 활성질소종 조합의 항균 활성에 대항하는 살모넬라 생존 메카니즘

Abstract

많은 종류의 병원성 세균들은 사람을 포함한 동물숙주에 감염을 일으킬 수 있다. 세균감염에 대항하기 위해 동물숙주는 항균요소를 생산한다. 활성 질소종(reactive nitrogen species, RNS)은 병원성 세균의 병독성을 제어할 수 있는 강력한 항균요소 중 하나이다. RNS는 식세포의 inducible nitric oxide synthase(iNOS)로부터 생성되는 NO와 음식물 섭취를 통해 생성되는 NO3-의 화학적 변형에 의해 주로 생성된다. 그러나 RNS에 대항하는 세균의 보호기작은 잘 알려지지 않았다. 이 논문에서는 대체 sigma factor RpoS가 RNS 생성 조건에서 Salmonella enterica serovar Typhimurium 의 생장과 생존을 촉진하는 것을 확인하였다. NO congener를 포함한 산성 배지에서 S. Typhimurium rpoS 돌연변이주의 생장률은 감소된다. 게다가 다양한 RNS가 발생할 수 있는 acidified nitrite (ACN)에 노출되면 rpoS 돌연변이의 생존률 또한 급격히 감소된다. cDNA microarray 분석을 통한 유전자 전사체 분석에서 RpoS로부터 조절되는 새로운 ACN-유도 유전자를 발견하였다. 정상적인 환경에서는 매우 낮은 수준으로 유지되는 RpoS 단백질은 ACN을 처리함으로써 크게 증가된다. ACN을 포함한 배지에서 RpoS-의존적, ACN-유도 유전자가 각각 결핍된 대부분의 돌연변이주의 생장이 억제되었다. 이러한 결과는 RNS가 RpoS의 생성을 유도하고, 증가된 RpoS는 Salmonella의 RNS 저항을 위해 필요한 유전자들의 발현을 유도한다는 사실을 보여준다.|Many kinds of pathogenic bacteria can infect animal hosts including human. Against bacterial infection, animal host produce antimicrobial factors. Reactive nitrogen species (RNS) are potent antimicrobial factors to be detoxified for successful virulence of pathogens. RNS are produced mainly by chemical transformation of nitric oxide(NO) from inducible nitric oxide synthase(iNOS) of phagocytic cells and from dietary nitrate. However, bacterial protection strategy against RNS remains largely unknown. In this paper, I show that an alternative sigma factor, RpoS promotes growth and survival of Salmonella enterica serovar Typhimurium in RNS-producing conditions. The growth rate of rpoS mutant S. Typhimurium was decreased in the acidic culture media containing nitric oxide congeners. Moreover, the survival rate of rpoS mutant was also greatly reduced by exposure to acidified nitrite (ACN) which can generate a variety of RNS. Transcriptional profiling by cDNA microarray analysis revealed novel ACN-inducible genes regulated by RpoS. RpoS protein, which is maintained at very low level in normal growth conditions, was highly increased by ACN treatment. Growth of most mutant strains lacking each RpoS-dependent ACN-inducible gene was defected in ACN-containing media. These results demonstrate that RNS induces of RpoS expression, which can trigger expression of genes needed for the Salmonella resistance against RNS.