철에 의한 패혈증 비브리오균의 단백분해효소 VvpE 생산 조절

Abstract

패혈증 비브리오균은 일종의 호철성 세균(ferrophilic bacterium)으로 다른 병원성 세균과 비교하여 증식을 위해 더 많은 가용철을 필요로 한다. 혈청 또는 조직 내 철농도의 상승은 가장 위험한 숙주인자로서 패혈증 비브리오 감염의 병인에 매우 중요한 역할을 담당한다. 패혈증 비브리오균은 잠정적인 독력인자 중 하나인 단백분해효소(zinc metalloprotease: VvpE)를 생산한다. 정제된 단백분해효소는 다양한 생물학적 활성을 나타내지만 비브리오 패혈증 병인론에서 VvpE가 구체적으로 어떤 역할을 하는지는 규명되어 있지 않다. VvpE의 생산은 유전자 전사수준에서는 catabolite repression에 관여하는 전사인자인 cyclic AMP-receptor protein (Crp)와 autoinducer-2에 의한 quorum sensing system의 전사인자인 SmcR에 의해 조절되며, 세포외 분비단계에서는 type II general secretion system에 의해 조절된다. 최근 연구에 의해 철이 VvpE의 생산을 촉진한다고 알려져 있으나 기전은 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 그 기전을 규명해 나아가고자 Crp, SmcR와 type II general secretion system이 철에 의해 매개된 VvpE 생산조절에 관여하는지를 검증하고자 하였다. 철은 용량의존적으로 vvpE 유전자의 전사를 촉진하였고 세포외 VvpE 생산을 증가시켰다. 또한 철은 crp 유전자와 smcR 유전자의 전사를 증가시켰다. vvpE 유전자의 전사는 crp 유전자나 smcR 유전자에 단일 돌연변이를 유발하거나 두 유전자에 동시에 돌연변이를 유발하였을 경우에 감소하였다. 그러나 이런 돌연변이 유발상태에서도 여전히 철에 의해 vvpE 유전자의 전사가 촉진되었다. Type II general secretion system의 필수 요소 중 하나인 PilD 효소를 암호화하고 있는 pilD 유전자에 돌연변이를 유발하였을 경우 세포외 VvpE의 세포외 생산이 감소하였고 철은 pilD 유전자의 전사를 촉진하였다. 이러한 결과는 철이 Crp와 SmcR 외 다른 인자를 통해 vvpE 유전자의 전사를 촉진하며 Type II general secretion system의 활성을 증가시킴으로써 세포외 VvpE 생산을 촉진하는 것을 나타내 준다.|In Vibrio vulnificus, the production of metalloprotease VvpE is controlled by cyclic AMP-receptor protein (Crp) and SmcR, the master regulator of the autoinducer-2-mediated quorum sensing system at the transcription level, and by the type II general secretion system at the extracellular secretion level. Iron is known to stimulate VvpE production, but the related mechanisms remain unidentified. This study was conducted to test whether Crp, SmcR, or type II general secretion system is involved in the iron-mediated modulation of VvpE production. Iron dose-dependently increased vvpE transcription and extracellular VvpE production together with increased crp and smcR transcription. Nevertheless, neither a crp and smcR double mutation nor a crp or smcR single mutation affected the iron-mediated modulation of vvpE transcription although all the mutations repressed vvpE expression. A mutation of pilD encoding an essential element of type II general secretion system decreased extracellular VvpE production. Iron stimulated pilD transcription. These results indicate that iron increases vvpE expression through factor(s) other than Crp and SmcR, and facilitates extracellular VvpE production by increasing the activity of type II general secretion system.