[동물] 해양발광박테리아
2015년 6월 이달의 생물 “해양 발광박테리아 - “Vibrio fischeri”
뜨거운 여름, 시원한 바다가 생각나는 계절이 돌아왔습니다. 밤 바다에서 수영을 하다보면, 바닷 물 속에서 반짝이는 빛을 볼 수 있는데요. 이것은 바로 빛을 내는 오징어류, 해파리, 새우등 발광생물때문입니다. 이들은 스스로 빛을 내기도 하지만 대부분 해양 발광박테리아와 공생함으로써 빛을 냅니다(Hastings et al. 1985). 오징어, 문어는 먹통안에 특별한 기관을 만들어 해양 발광박테리아를 집단으로 살게하는데, 발광박테리아에서 발생한 빛에 의해 오징어는 빛의 그늘에 가려져 적과 먹이로부터 자신을 숨기고, 발광박테리아는 오징어로부터 양분을 얻어 생활함으로써 공생관계를 유지합니다. 심해아귀(사진 2.)의 경우에는 머리의 끝에 달린 촉수 끝에서 발광박테리아가 빛을 내며, 이것을 먹이로 알고 물고기가 접근하면 재빨리 삼킨다고 합니다.
해양발광박테리아에 대해 좀 더 알아보도록 하겠습니다. 해양발광 박테리아는 대부분 Vibrio 속, Photobacterium 속에 속하며, 대표적인 것으로 “Vibrio fischeri” 가 있습니다.
Vibrio fischeri
분류 : Bacteria – Proteobacteria – Gammaproteobacteria – Vibrionales – Vibrionaceae – Vibrio – Vibrio fischeri
형태 : 곧거나 휘어진 하나의 막대 모양
4개 이상의 칼집에 넣어진 것 같은 형태의 극성 편모를 지님 (Baumann et al, 1980)
간략한 발광 원리 (단어의 첫글자; 단백질-대문자, 유전자-이탤릭)
- Lux R + N-acyl homoserine laction (AHL) 이 lux ICDABE 오페론의 스위치 역할.
- 스위치 on à lux ICDABE 오페론 활성화
- lux A, B gene : luxiferase 효소 합성 à luciferase가 luciferin을 산화시키는 과정에서 490nm파장을 지닌 광자가 반응의 부산물로 생성 à 빛을 냄.
- lux C, D, E : 지방산을 알데하이드로 변환하는 효소 합성
- lux I : LUX I 단백질 합성 à AHL 합성 , 세포 내부의 AHL농도가 높아지면 막을 투과하여 방출, 낮아지면 AHL 유입
- lux R : LUX R 단백질 합성, ASL이 세포 내부에 유입시, LUX R 단백질과 결합 à luxICDABE오페론 활성화 (Stevens et al. 1997)
설명
Vibrio fischeri 는 에너지 대사 과정에서 빛을 발산하는 해양 기원의 박테리아로, 발광체계가 잘 파악된 생물로 알려져 있으며, 발광을 이용하는 여러 연구는 물론 생물검정시험의 시험종으로도 널리 이용되고 있습니다 (Nealson, 1977). 현재 우리 실험실에서도 N-Tox (사진 5.)장비로 발광박테리아를 이용한 환경독성평가를 하고 있습니다. 테스트하고자하는 화학물질이나 환경시료에 발광박테리아를 30분간 노출시킨 후 나타나는 발광량 감소의 정도로서 독성 유무나 강도를 평가하는데, 이 원리는 오염물질이 유입되면 Vibrio fischeri 발광도가 떨어게되고, 이 정도가 오염물질의 독성의 강도와 농도에 비례하는것에 기초합니다 (Bulich and Isenberg, 1981).
이달의 해양 생물. 흥미로우셨나요??
더 많은 궁금하다면 주저말고 ‘해양저서생태학 실험실’에 방문해주세요^^
<by Benthos>
-참고 문헌-
Baumann, P., Baumann, L., Bang, S.S., Woolkalis M.J., 1980. Reevalution of the taxonomy of Vibrio, Beneckea, and Photobacterium: Abolition of the Genus Beneckea. Curr. Microblol. 4, 127-132.
Bulich, A.A., Isenberg, D.L., 1981. Use of the luminescent bacterial system for the rapid assessment of aquatic toxicity, ISA T. 20, 29−33.
Hastings, G.W., Potrikus, G. J., Gupta, S. C., Kurfurat, M., Makemson, J. C., 1985. Biochemistry and physiology of bioluminescent bacteria. Adv. Microb. Phys. 26, 235-291.
Nealson, K.H., 1977. Autoinduction of bacterial luciferase: Occurence, mechanism and significance. Arch. Microbiol., 112:73−79.
Stevens, A.M., Greenberg, E.P., 1997. Quorum sensing in Vibrio fischeri: essential elements for activation of the luminescence genes. J. Bacteriol. 179(2), 557-562.
-사진 출처-
<사진 1> http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Vibrio_fischeri ⓒ E Nelson and L Sycuro
<사진 2> https://www.flickr.com/photos/pabloo/2201737021 ⓒ Pabloo
<사진 3> Marine biological laboratory ⓒ Kleindinst
<사진 4> www.thedeepbook.org ⓒ2006 Edith Widder
<사진 5> 서울대학교 해양저서생태학 실험실 ⓒ Junghyun Lee
해양발광박테리아에 대해 좀 더 알아보도록 하겠습니다. 해양발광 박테리아는 대부분 Vibrio 속, Photobacterium 속에 속하며, 대표적인 것으로 “Vibrio fischeri” 가 있습니다.
Vibrio fischeri
분류 : Bacteria – Proteobacteria – Gammaproteobacteria – Vibrionales – Vibrionaceae – Vibrio – Vibrio fischeri
형태 : 곧거나 휘어진 하나의 막대 모양
4개 이상의 칼집에 넣어진 것 같은 형태의 극성 편모를 지님 (Baumann et al, 1980)
간략한 발광 원리 (단어의 첫글자; 단백질-대문자, 유전자-이탤릭)
- Lux R + N-acyl homoserine laction (AHL) 이 lux ICDABE 오페론의 스위치 역할.
- 스위치 on à lux ICDABE 오페론 활성화
- lux A, B gene : luxiferase 효소 합성 à luciferase가 luciferin을 산화시키는 과정에서 490nm파장을 지닌 광자가 반응의 부산물로 생성 à 빛을 냄.
- lux C, D, E : 지방산을 알데하이드로 변환하는 효소 합성
- lux I : LUX I 단백질 합성 à AHL 합성 , 세포 내부의 AHL농도가 높아지면 막을 투과하여 방출, 낮아지면 AHL 유입
- lux R : LUX R 단백질 합성, ASL이 세포 내부에 유입시, LUX R 단백질과 결합 à luxICDABE오페론 활성화 (Stevens et al. 1997)
설명
Vibrio fischeri 는 에너지 대사 과정에서 빛을 발산하는 해양 기원의 박테리아로, 발광체계가 잘 파악된 생물로 알려져 있으며, 발광을 이용하는 여러 연구는 물론 생물검정시험의 시험종으로도 널리 이용되고 있습니다 (Nealson, 1977). 현재 우리 실험실에서도 N-Tox (사진 5.)장비로 발광박테리아를 이용한 환경독성평가를 하고 있습니다. 테스트하고자하는 화학물질이나 환경시료에 발광박테리아를 30분간 노출시킨 후 나타나는 발광량 감소의 정도로서 독성 유무나 강도를 평가하는데, 이 원리는 오염물질이 유입되면 Vibrio fischeri 발광도가 떨어게되고, 이 정도가 오염물질의 독성의 강도와 농도에 비례하는것에 기초합니다 (Bulich and Isenberg, 1981).
이달의 해양 생물. 흥미로우셨나요??
더 많은 궁금하다면 주저말고 ‘해양저서생태학 실험실’에 방문해주세요^^
<by Benthos>
-참고 문헌-
Baumann, P., Baumann, L., Bang, S.S., Woolkalis M.J., 1980. Reevalution of the taxonomy of Vibrio, Beneckea, and Photobacterium: Abolition of the Genus Beneckea. Curr. Microblol. 4, 127-132.
Bulich, A.A., Isenberg, D.L., 1981. Use of the luminescent bacterial system for the rapid assessment of aquatic toxicity, ISA T. 20, 29−33.
Hastings, G.W., Potrikus, G. J., Gupta, S. C., Kurfurat, M., Makemson, J. C., 1985. Biochemistry and physiology of bioluminescent bacteria. Adv. Microb. Phys. 26, 235-291.
Nealson, K.H., 1977. Autoinduction of bacterial luciferase: Occurence, mechanism and significance. Arch. Microbiol., 112:73−79.
Stevens, A.M., Greenberg, E.P., 1997. Quorum sensing in Vibrio fischeri: essential elements for activation of the luminescence genes. J. Bacteriol. 179(2), 557-562.
-사진 출처-
<사진 1> http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Vibrio_fischeri ⓒ E Nelson and L Sycuro
<사진 2> https://www.flickr.com/photos/pabloo/2201737021 ⓒ Pabloo
<사진 3> Marine biological laboratory ⓒ Kleindinst
<사진 4> www.thedeepbook.org ⓒ2006 Edith Widder
<사진 5> 서울대학교 해양저서생태학 실험실 ⓒ Junghyun Lee
