데일리 미생물학 Daily Microbiology 6

Phenotypic plasticity and a new small molecule are involved in a fungal‑bacterial interaction, 2021, Scientific reports

중요성

Rhizobium 은 콩과 식물의 공생미생물 또는 독립 생활을 하는 부생균으로 살아가는데, Rhizobium에 대한 지식은 현재 콩과 식물과의 상호작용에 제한되어 있음

목적

Rhizobium 이 독립 생활을 하는 부생균으로써 다른 미생물과 어떻게 상호작용하는지 알아보고자 함 

 

방법 & 결과

• Saccharomyces cerevisiae 와 Rhizobium etli 를 최소 배지에 따로 또는 섞어서 키움으로써 CFU, biofilm 형성 및 biomass 측정하여 두 유기체 사이의 상호작용 확인
  • 따로 키울 때보다 같이 키울 때 biofilm 약 3배 증가, CFU 증가, live cell 증가, 세포 밀도 증가, yeast가 패치를 만들고 bacteria가 그 위를 덮는 structured mixed biofilm 형성

Mixed culture에서 성장 및 biofilm 형성 증가

• Yeast knockout strains (YKO library) 를 R. etli 를 깔아놓은 배지 위에 키워서 R. etli 의 CFU 및 biofilm 형성에 영향을 주는 S. cerevisiae 의 gene을 확인
  • 159 mitochondrial function defective mutants는 R. etli 성장을 촉진하지 못함
  •  5 TCA cycle involved enzyme defective mutants는 R. etli 성장을 더욱 촉진함
    • 위 5개의 mutant들에서 TCA 중간산물 생산을 측정해보니 S. cerevisiae가 생산하는 dicarboxylic acid가 많이 생성된 것을 확인

yeast와 공동 배양시 R. etli 의 성장에 영향을 주는 yeast gene

• R. etli 의 plasmid를 하나씩 제거하여 S. cerevisiae 와 키웠을 때 CFU 및 biofilm 형성에 영향을 주는 plasmid를 확인
  • R. etli pA-/pD- 성장 억제됨
  • pA와 pD를 3가지 길이로 만들어 따로 R. etli pA-/pD- 에 다시 넣어주니 2-3개 gene이 있는 AD1과 AD2는 표현형이 회복되었으나 한 가지 gene만 가지는 AD3는 표현형이 회복되지 않음

R. etli  에서 pA와 pD 제거시 성장 억제 (a) 및 인공 plasmid 도입으로 인한 성장 회복 (b)

• S. cerevisiae 배양액을 메탄올 추출, HPLC, fractionation, FT-IR, FAB-MS 이용하여 어떤 물질이 R. etli pA-/pD- 의 성장을 억제하는지 확인 => Sc2A

R. etli pA-/pD- 의 S. cerevisiae (a) 와 Sc2A (b) 에 의한 성장 억제

• GUS reporter gene을 이용해 R. etli 를 S. cerevisiae 와 같이 키우거나 Sc2A를 처리할 경우 R. etli 에서 공생 관련 유전자 (nifH, fixAP, nodA) 프로모터 발현 확인
  • nifH와 fixAP는 S. cerevisiae에 의해, nodA는 Sc2A에 의해 발현 촉진됨

결론

 

자연적으로 공존하지 않는 종 간의 상호 작용을 조사함으로써 모델 유기체에서 새로운 유전자 기능과 대사 산물을 발견할 수 있었음

 

참고문헌

Andrade-Domínguez, A., Trejo-Hernández, A., Vargas-Lagunas, C., and Encarnación-Guevara, S. (2021). Phenotypic plasticity and a new small molecule are involved in a fungal-bacterial interaction. Scientific Reports 11, 19219. 10.1038/s41598-021-98474-y.