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Jul 16, 2023
피닉스 콜로니의 게놈 및 전사체 프로파일링
Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13726(2022) 이 기사 인용 744 액세스 1 인용 3 Altmetric Metrics 세부 정보 Pseudomonas aeruginosa는 다음을 담당하는 그람 음성 박테리아입니다.
Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13726(2022) 이 기사 인용
744 액세스
1 인용
3 알트메트릭
측정항목 세부정보
녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 수많은 인간 감염을 담당하는 그람 음성 박테리아입니다. 이전에는 피닉스 콜로니로 알려진 새로운 항생제 내성 변종뿐만 아니라 생존 가능하지만 배양 불가능한(VBNC) 콜로니와 유사한 변종도 고농도의 아미노글리코사이드에 반응하여 확인되었습니다. 이 연구에서는 전체 게놈 시퀀싱과 RNA 시퀀싱을 모두 사용하여 피닉스 콜로니와 VBNC 유사 콜로니 출현의 메커니즘을 추가로 조사했습니다. Phoenix 콜로니는 GTP 결합 단백질을 암호화하는 것으로 예측되는 PA4673 유전자에 단일 염기 다형성(SNP)이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 설립자 집단과 비교하여 VBNC 유사 식민지 내에서는 SNP가 확인되지 않았습니다. RNA 서열 분석에서는 PA4673의 발현 변화를 감지하지 못했지만 피닉스 콜로니 출현에 역할을 할 수 있는 여러 차별적으로 발현된 유전자가 밝혀졌습니다. 차별적으로 발현되는 이러한 유전자 중 하나인 PA3626은 tRNA 슈도우리딘 신타제를 암호화하며, 이 유전자는 녹아웃되면 피닉스 콜로니가 완전히 결여됩니다. 본 연구에서 확인된 유전자가 아직 인식되지 않은 상호작용을 가질 수 있는지 여부는 즉시 명확하지 않지만, 항생제 노출 시 피닉스 군집이 어떻게 출현하고 생존할 수 있는지 이해하는 데 기여할 수 있습니다.
녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 자연 환경 전체에서 발견되는 그람 음성 박테리아입니다. 기회감염 병원체로서 이는 낭포성 섬유증(CF) 감염과 가장 일반적으로 연관되어 있지만 만성 상처 및 수술 후 부위 감염에도 존재할 수 있습니다1,2,3. P. aeruginosa는 항균제4,5,6,7에 의한 살상을 피하기 위해 생물막, 지속 세포의 형성 및 다중 약물 내성 메커니즘의 개발을 활용합니다. 이러한 항균제 내성 및 내성 메커니즘 외에도 P. aeruginosa는 감염 환경 내에서 신속하게 적응하는 것으로 밝혀져 P. aeruginosa를 박멸하는 데 있어 항균제의 효과가 감소할 우려가 있습니다8.
이전 연구에서 우리 연구실은 P. aeruginosa의 새로운 아미노글리코사이드 내성 표현형을 확인했으며, 이를 피닉스 콜로니라고 불렀습니다. 피닉스 식민지는 항생제가 가득한 환경에서 생존하고 번성할 수 있습니다. 그러나 일단 초기 항생제 환경에서 제거되면 피닉스 콜로니는 야생형 수준의 항생제 감수성9으로 되돌아갑니다. 피닉스 콜로니는 항생제 노출 전반에 걸쳐 높은 수준의 대사 활동을 유지할 수 있다는 점에서 전통적인 내성과 다른 반면, 전통적인 내성은 일반적으로 느린 성장 또는 신진 대사 감소의 결과입니다. 또한, 피닉스 콜로니는 이종저항성 콜로니 및 지속 세포와 구별됩니다. 이종저항성을 식별하는 전통적인 방법인 인구 분석 프로파일링을 사용하여, 피닉스 콜로니는 격리 후 균일하게 항생제에 민감한 것으로 나타났습니다. 봉황 군집 출현 지역의 토브라마이신 농도도 최소 억제 농도(MIC)의 약 10배로 측정되었으며, 이는 봉황 군집이 나타날 때 지속 세포가 다시 깨어나는 것을 방지합니다10. 동일한 연구에서 우리는 생존 가능하지만 배양 불가능한 콜로니(VBNCs11) 표현형과 유사한 추가 표현형을 확인했습니다. 그러나 이러한 "VBNC 유사" 콜로니는 초기 항생제 환경에서 자랄 수 있었지만 배양될 수 없었습니다. 그렇지 않은 경우에는 동일한 항생제가 포함된 배양물도 포함됩니다9. 임상 환경에서 이러한 표현형의 중요성은 현재 알려져 있지 않지만, 피닉스 콜로니 또는 VBNC 유사 콜로니가 지속 세포와 유사하게 만성 또는 재발성 감염으로 이어질 수 있습니다7. 또한, 피닉스 콜로니는 아미노글리코사이드9가 있는 경우에만 나타나는 것으로 보이지만9, 피닉스 콜로니와 VBNC 유사 출현으로 이어지는 분자 및 유전 메커니즘은 알려져 있지 않습니다. 이러한 세포의 유전적 변형이나 유전자 발현의 변형을 이해하면 만성 또는 재발성 감염 관리에 있어 더 나은 예방 또는 치료 옵션을 얻을 수 있습니다.