Control of Cronobacter sakazakii ATCC 29544 by Newly Isolated Bacteriophage CSP1 Recognizing Lipopolysaccharide as a Receptor

Abstract

크로노박터 사카자키는 영유아에게 패혈증이나 장의 괴사를 일으킬 수 있는 병원성균이다. 본 논문에서는 크로노박터 사카자키를 특이적으로 감염하는 박테리오파지 CSP1이 사카자키균의 제어에 사용 될 수 있음을 제시하였다. CSP1의 형태학적 분석을 통해, 파지가 이십면체모양의 머리와 기다란 비수축성 꼬리를 가진 Siphoviridae에 속하는 것을 알 수 있었다. CSP1의 유전체 분석을 통하여 이 파지는 60,222개의 염기쌍으로 이루어진 이중나선 DNA(GC% 함량 44.96%)를 가지고 있음을 밝혔으며, 이 DNA로부터 tRNA나 rRNA 없이 99개의 ORFs를 예측할 수 있었다. 크로노박터 사카자키 ATCC 29544 야생형 균주에 Tn5 트랜스포존을 이용하여 무작위로 돌연변이를 일으켜 CSP1 파지를 감염시킴으로써, 지질다당체(LPS) 생합성 관련 유전자에 돌연변이가 일어났을 경우에 CSP1 감염에 저항성을 갖게 되는 것을 확인하였다. 특히 LPS outer core 생합성에 관여하는 waaG 유전자를 제거하였을 때 크로노박터 사카자키 ATCC 29544는 파지에 감염되지 않음을 볼 수 있었으며, waaG 유전자를 보완해주었을 때 다시 파지에 감염되는 현상을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 LPS, 특히 outer core 이후 부분이 파지의 숙주 수용체로 작용하고 있을 것임을 예상할 수 있었다. 자연적으로 발생한 CSP1 저항성 사카자키 돌연변이 균은 Tn5에 의한 waaG 돌연변이 균주 및 waaG 유전자가 결여된 돌연변이 균주와 유사하게 잘려진 패턴의 LPS 구조를 보였다. 또한 이러한 돌연변이 균주들은 야생형 균주에 비해 상대적으로 Caco-2 동물 장 상피 세포에 침투하는 능력이 감소하였다. 이러한 결과들은 파지 CSP1이 크로노박터 사카자키를 제어하기 위한 생물학적 방법으로 응용될 가능성이 있음을 알려준다.