아미노지질은 기능적 거래를 유도합니다

ISME 저널 17권, 315~325페이지(2023)이 기사 인용

1859년 액세스

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측정항목 세부정보

지질은 주변 환경과의 세포 무결성 및 항상성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 국제적인 해양 로즈박터 클레이드(MRC)와 SAR11 클레이드 박테리아는 글리세로인지질 외에도 아미드 결합을 통해 베타-하이드록시 지방산과 결합된 일련의 아미노산 함유 지질을 생성한다는 점에서 독특합니다. 이러한 아미노지질 중 두 가지인 오르니틴 아미노지질(OL)과 글루타민 아미노지질(QL)은 O-아세틸트랜스퍼라제 OlsA를 사용하여 합성됩니다. 여기에서 우리는 그람 음성 MRC 박테리아 Ruegeria pomeroyi DSS-3의 내부 막과 외부 막 모두에 OL과 QL이 존재한다는 것을 보여줍니다. olsA 돌연변이에서 이러한 아미노지질의 손실은 글리세로인지질의 동시 증가로 보상됩니다. 아미노지질을 생산할 수 없기 때문에 막 프로테옴에 상당한 변화가 발생했습니다. 막의 투과성이 낮아지고 주요 영양 운반체가 하향 조절되는 반면 막 스트레스 반응에 관여하는 단백질은 상향 조절됩니다. 실제로, 막을 가로지르는 주요 해양 영양분의 수송을 위한 대용물로서 14C로 표지된 콜린과 디메틸설포니오프로피오네이트의 수입은 olsA 돌연변이체에서 상당히 손상되었습니다. 더욱이, olsA 돌연변이체는 공동 배양에서 WT 균주와 경쟁할 수 없는 야생형(WT)보다 훨씬 덜 경쟁적이었습니다. 그러나 이러한 아미노지질을 합성할 수 없는 olsA 돌연변이체는 파지 부착에 덜 민감합니다. 함께, 이러한 데이터는 해양 박테리아의 중요한 계통의 생태생리학에서 아미노지질의 중요한 역할과 박테리오파지 부착의 성장과 회피 사이의 균형을 보여줍니다.

막 지질은 세포내 구획과 세포 구성요소를 외부 환경으로부터 분리하는 세포의 구조적 기초를 형성합니다. 글리세롤은 박테리아, 고세균 및 진핵생물에서 글리세로인지질 합성을 위한 중추를 형성하며 지질 이중층의 합성, 생화학 및 생물물리학을 포함하여 막 지질에 대한 우리의 이해 대부분은 몇몇 모델 유기체(예: 대장균)에 대한 광범위한 연구에서 비롯됩니다. ). 세포의 초기 진화에서 마지막 공통 조상의 막에 있는 글리세로인지질을 사용하기 위해 선택된 진화는 실제로 글리세로인지질이 모든 형태의 생명체에 편재되어 있다는 것이 오랫동안 주장되어 왔습니다[1, 2].

중요하지만 심각하게 연구되지 않은 지질 그룹은 아미노산 함유 아미노지질입니다. 최근 연구에 따르면 아미노지질은 생태학적으로 중요한 국제 해양 종속 영양 박테리아에 특히 풍부하다는 것이 입증되었습니다. 해양 로즈박터 클레이드(MRC) 박테리아를 모델로 사용하여 우리는 이전에 오르니틴 함유(OL) 및 글루타민 함유(QL) 아미노지질이 이 박테리아 그룹에 흔하다는 것을 입증했습니다[3, 4]. 이러한 지질의 생합성은 두 가지 별개의 효소, 즉 상응하는 아미노산(즉, 글루타민 또는 오르니틴)을 베타 하이드록시 지방산에 접합시키는 역할을 하는 N-아세틸트랜스퍼라제와 베타 하이드록시 지방산의 접합을 담당하는 O-아세틸트랜스퍼라제에 의해 수행됩니다. lysolipid에 대한 두 번째 지방산. 모델 해양 Roseobacter clade 박테리아 Ruegeria pomeroyi DSS-3 OL 및 QL 생합성은 OlsB 및 GlsB에 의해 매개되고 OlsA 단백질에 의한 O-아세틸화에 의해 매개됩니다[4]. Vibrio 및 Serratia와 같은 일부 박테리아의 OL 생합성은 N 말단 OlsB 유사 도메인과 C 말단 OlsA 유사 도메인을 포함하는 OlsF라는 융합 단백질에 의해 매개될 수도 있습니다[5, 6]. 박테로이데테스(Bacteroidetes)와 슈도페도박터(Pseudopedobacter)의 글리신 함유 아미노지질과 로즈박터의 설포네이트 함유 아미노지질을 포함하여 여러 다른 아미노지질이 최근에 보고되었습니다[7,8,9].

이러한 아미노산 함유 지질의 생리학적 역할은 아직까지 거의 밝혀지지 않았습니다. 우리와 다른 사람들은 OL 및 QL과 같은 아미노지질이 다양한 해양 박테리아에서 흔히 발견되며 인(P) 제한에 대한 반응으로 글리세로인지질을 대체하기 위해 대용 지질로 합성된다는 것을 보여주었습니다. MRC에서는 SAR11 계통이 아니지만 이러한 아미노지질은 구성적으로 표현 [4, 10,11,12,13]. 실제로 많은 박테리아는 이용 가능한 P 농도에 관계없이 OL을 구성적으로 생성합니다[14]. OL은 Rhodobacter capsulatus 막의 시토크롬 양에 영향을 미치는 것으로 보입니다[11]. Sinorhizobium meliloti에서 OL은 결절 형성에 역할을 하지 않지만 인 스트레스에 반응하여 과잉 생산됩니다[12]. 최근에는 OL의 과잉 생산이 Pseudomonas aeruginosa의 양이온성 항균제에 대한 내성을 증가시키는 것으로 나타났습니다. QL의 역할은 잘 이해되지 않습니다. QL은 해양 로즈박터 계통군과 Rhodobacteraceae 계통의 밀접하게 관련된 박테리아로 제한되는 것으로 보이며 OL과 상호 교환 가능한 것으로 보입니다[4].