장염비브리오균 thermostable direct hemolysin (TDH) 단백질의 숙주세포사멸에 있어서의 역할

Abstract

장염비브리오균(Vibrio parahaemolyticus)은 호염성 그람 음성균으로 해수나 해산물에 서식하며, 인체감염이 일어난 경우 급성 식중독 및 장염을 일으킨다. 장염비브리오균은 thermostable direct hemolysin (TDH)라는 독력인자를 생성한다고 알려져 있다. TDH는 혈액배지에서 hemolysis를 일으키며, 이는 카나가와 현상(Kanagawa phenomenon; KP)이라고 불리우고 있다. 완벽하게 밝혀진 장염비브리오균 RIMD2210633 종에 대한 유전체 염기 서열조사 결과, TDH는 두 개의 tdh 유전자인 tdhA와 tdhS에 의해 생성된다고 알려져 있다.본 연구에서는 TDH의 역할을 알아보기 위해 tdhA와 tdhS 유전자가 제거된 돌연변이 장염비브리오균을 제작하였다. 야생종 장염비브리오균과 tdhAtdhS 돌연변이 장염비브리오균을 이용하여 비교실험한 결과, tdhAtdhS 돌연변이 장염비브리오균의 hemolytic 활성도가 대부분 사라진 것을 확인하였다. 또한 Hep-2 세포에 장염비브리오균을 처리하여 시간의존적으로 관찰하였을 때 tdhAtdhS 돌연변이 장염비브리오균은 야생종 장염비브리오균에 비해 전체적인 시간대에서 현저히 낮은 세포독성능을 나타냈다. 추가적으로 장염비브리오균이 세포독성을 일으키는 이 과정에 있어서 caspase가 관여되어있지 않음을 pan-caspase inhibitor를 이용한 실험을 통하여 확인하였다. 나아가 장염비브리오균 의해 유도되는 HEp-2 세포 사멸과정은 apoptosis 방식으로 일어난다는 것을 annexin V staining을 이용하여 볼 수 있었으며, 이 중 tdhAtdhS 돌연변이 장염비브리오균을 처리한 경우 야생종 장염비브리오균에 비해 30%정도 낮아진 수준의 apoptosis가 일어나는 것을 확인하였다. 이어서 마우스 모델을 통해 장염비브리오균의 병원성을 살펴보았을 때 야생종 장염비브리오균은 15시간 이내에 100%의 치사율을 보인 반면, tdhAtdhS 돌연변이 장염비브리오균은 25시간이 지난 후에도 25%의 치사율만을 보였다. 앞선 실험과정에서 tdhAtdhS 돌연변이 장염비브리오균 뿐만 아니라 tdhA 돌연변이 및 tdhS 돌연변이 장염비브리오균도 야생종 장염비브리오균에 비해 세포독성이 상당히 낮아지는 것을 확인하였다. 이와 관련하여 장염비브리오균의 두 tdh 유전자 promoter의 활성을 조사한 결과, TDH는 주로 tdhA 유전자의 발현에 의해 생성된다는 것을 알 수 있었다.이상의 연구 결과로 장염비브리오균 TDH는 세포독성에 관련한 다양한 생물학적 활성도를 나타내며, 장염비브리오균이 질병을 일으키는데 있어 중요한 역할을 하는 병원성 인자라고 여겨진다.