Characteristics of B cell growth substance produced by bacillus licheniformis E1

Abstract

[한글]

최근 식품의 기능성에 대한 연구가 활발해지면서 한국의 전통발효된장(Korean-style fermented soybean paste; Kfsp)에서 삶은 콩에서는 존재하지 않는, 특이적으로 B 세포의 성장을 증가시키는 물질(BGS)이 존재한다는 사실이 보고되었다. 이에 본 연구에서는 Kfsp가 미생물에 의한 발효식품이라는 점을 감안하여, Kfsp로부터 BGS를 생산하는 미생물의 분리를 시도하였고, Bacillus licheniformis E1이라 명명하였다. Bacillus licheniformis E1에서 생산되는 bBGS는 세균의 slime layer에서 기원하는 당단백 물질로서, Kfsp에서 추출한 BGS와 유사한 특성을 나타내었다. B 세포의 증식을 유발함에서 bBGS는 LPS와는 다르게, LPS의 억제제인 PMB와 LPS 수용체인 TLR4에 영향을 받지 않았다.bBGS를 BALB/C 마우스 생체 내로 투여하였을 때, 골수 및 비장에서 B 세포 집단이 증가하였다. 특히, 골수의 B 세포 집단은 bBGS 투여 후 24시간에서, 비장의 B 세포 집단은 48시간에서 증가하였다.bBGS 투여 후 나타나는 B 세포 분화단계를 조사한 실험에서, BALB/C 마우스의 골수에서 immature B 세포와 mature B 세포가 증가되었다. 한편, 비장에서는 bBGS 투여 후 mature B 세포가 감소하였으나 IgG+ B 세포는 두드러진 증가를 나타내었다. 또한, bBGS를 OVA와 함께 BALB/C 마우스의 복강 내로 투여하였을 때, 혈청 내에서 높은 수준의 OVA 항원에 특이적인 항체가 생성되었다.Bacillus licheniformis E1의 배양을 통한 bBGS의 대량생산은 면역학 분야에서의 B 세포에 관한 연구에 기여할 것이며, 의학적으로 B 세포 증식이 필요한 환자를 대상으로 한 면역강화요법에 도움이 될 것으로 기대된다. 또한, bBGS는 백신제조에 있어서 새로운 adjuvant로서 기여할 것으로 예상된다.

[영문]

It was reported that B cell-specific growth substance (BGS) was found in Doenjang, the Korean-style fermented soybean paste (Kfsp) but not in non-fermented soybean paste, thus it was considered that bacteria involved in fermentation of Kfsp to be the cause to produce the KfspBGS. In this study, the bacterium which produced BGS was isolated from Kfsp, and was identified as Bacillus licheniformis E1. The BGS produced by B. licheniformis E1 (bBGS) was originated from the slime layer of the bacterium, and appeared to be a glycoprotein that shares similar physical and biological characteristics to those of BGS isolated from Kfsp (KfspBGS).Unlike LPS, bBGS was not affected by polymixin B, an inhibitor of LPS, or by TLR4, and has resulted in the growth of B cells.When BALB/C mouse was treated with bBGS, increases of B cell population were resulted in the bone marrow and in the spleen. In the bone marrow, the increase was marked at 24 h after treatment with bBGS, and, in the spleen at 48h.Through the analysis of B cell population increased by bBGS using antibodies to the B cell lineage-restricted surface molecules, it was found that immature B cells (IgM+ and AA4.1+) and mature B cells (IgM+ and IgD+) were increased in the bone marrow. Whereas in the spleen, mature B cells decreased, and IgG+ B cells increased at 24 h after bBGS treatment.When bBGS was injected with OVA antigen into peritoneal cavity of BALB/C mice, the high concentration of OVA-specific antibody was found in their sera. The increase of OVA-specific antibody titer induced by bBGS was found to be similar to that induced by aluminum hydroxide.It is therefore expected that mass production of bBGS by B. licheniformis E1 could be used for studies on B cells in immunology, and help to cure the patients who are medically in need of reinforcement of B cells proliferation. It is also expected that bBGS may contribute to new adjuvant development in vaccine manufacture.