미코박테륨스메그마티스

Mycobacterium smegmatis
미코박테륨스메그마티스
Mycobacterium smegmatis.tif
과학적 분류
도메인:
박테리아
문:
방선균류
클래스:
방선균류
주문:
마이코박테리아류
패밀리:
미코박테리아과
속:
마이코박테륨
종류:
스메그마티스
이항명
미코박테륨스메그마티스
(트레비산 1889년)
레만 & 노이만 1899

미코박테륨 스메그마티스는 방선균류와 미코박테륨속에 속하는 내산성 세균종이다.길이 3.0~5.0μm, 균상이며, 질-닐-닐센법 및 오라민-로다민 형광법에 의해 착색될 수 있다.1884년 11월, 매독성 균에서 결절균의 얼룩이 있는 균을 발견한 러스트가튼에 의해 처음 보고되었습니다.그 후 알바레즈와 태벨은 정상적인 생식기 분비물(smegma)에서도 루스트가튼이 묘사한 것과 유사한 유기체를 발견했다.이 유기체는 나중에 M. smegmatis로 [1]명명되었다.

마이코박테리움속의 일부 종은 최근에 마이콜리박테리움으로 이름이 바뀌었고, 그래서 M. smegmatis는 현재 마이콜리박테리움 smegmatis이다.[2][3]

UCLA 근처의 퇴비 더미에서 분리된 바이러스의 플라크.그 박테리아는 M. smegmatis이다.

독성

M. smegmatis는 일반적으로 비병원성 미생물로 간주되지만, 매우 드문 경우, 질병을 [4]일으킬 수 있다.

연구에 사용

M. smegmatis는 실험실 실험에서 다른 마이코박테리아 종의 연구 분석에 유용하다.M. smegmatis는 "빠른 재배자"이고 병원성이 없기 때문에 Mycobacterium 속에서의 작업에 일반적으로 사용됩니다.M. smegmatis는 사용하기 쉬운 심플한 모델입니다.즉, 작업 시간이 2배로 단축되어 바이오 안전성 레벨1의 실험실만 있으면 됩니다.병원성 종을 다루는 데 필요한 시간과 무거운 기반 시설은 연구자들이 M. smegmatis를 마이코박테리아 종의 모델로 사용하도록 자극했다.

M. smegmatis는 M. 결핵과 다른 마이코박테리아 [5]종과 동일한 특이 세포벽 구조를 공유합니다.그것은 또한 결핵처럼 일산화탄소를 곡예적으로 산화시킬 수 있다.

M. smegmatis는 대부분의 합성 또는 복잡한 실험실 배지에서 쉽게 배양할 수 있으며, 3~5일 내에 가시적인 집락을 형성할 수 있다.이러한 성질은 M. 결핵과 다른 마이코박테리아 병원균들에게 매우 매력적인 모델 유기체로 만듭니다.M. smegmatis mc155는2 마이코박테리오파지의 배양에도 사용된다.

유전학 및 유전학

M. smegmatis의 여러 변종의 게놈은 "야생형"(mc 155)과2 일부 항생제 내성 변종(4XR1/R2)[6]을 포함한 TIGR과 다른 연구소에 의해 배열되었다.균주2 mc155의 게놈은 약 6,9Mbp 길이로 박테리아에 비해 상대적으로 큰 약 6400개의[7] 단백질을 암호화한다(비교적으로 대장균의 게놈은 약 4,000개의 단백질을 암호화한다).

이 종은 M. 결핵과 2000개 이상의 상동 유전자를 공유하기 때문에 일반적으로 마이코박테리아, 특히 고병원성 M. 결핵을 연구하기에 좋은 모델 유기체이다.

플라스미드, 파지, 그리고 이동성 유전 요소의 발견은 전용 유전자 불활성화 및 유전자 리포터 시스템의 구축을 가능하게 했다.M. smegmatis mc1552 변종은 매우 변형이 가능하며, 현재 마이코박테리아 유전학의 핵심이 되고 있습니다.

변혁

형질전환은 세균세포가 다른 세포에 의해 방출된 DNA를 주변 매질로 흡수하고 상동재조합에 의해 그 DNA를 자신의 게놈에 통합하는 과정이다(변형(유전자학 참조).특히 효율적인 DNA 복구 기구를 가진 M. smegmatis의 변종은 UV와 mitomycin C와 같은 약물의 DNA 손상 효과에 대한 저항성이 더 큰 것으로 나타나며,[8] 변형을 겪을 수 있는 가장 큰 것으로 입증되었다.이것은 M. smegmatis의 변형이 다른 박테리아 [9]종에서와 마찬가지로 DNA 복구 과정, 아마도 재조합 복구 과정임을 시사한다.

활용

M. smegmatis에서의 부부 DNA 전달은 기증자와 수용자주 사이의 안정적이고 확장된 접촉을 필요로 하며, DNase 내성이며, 전달된 DNA는 상동 재조합에 의해 수용자의 염색체에 통합된다.그러나 잘 알려진 대장균 Hfr 접합 시스템과 달리, M. smegmatis에서는 염색체의 모든 영역이 유사한 효율로 전달되며, 마이코박테리아 접합은 플라스미드에 기반하지 않고 염색체이다.그레이 [10]등은 결합에서 비롯된 부모 게놈의 상당한 혼합을 보고했고, 이 혼합은 성적 생식의 감수성 산물에서 볼 수 있는 것을 연상시키는 것으로 언급했다(성생식의 기원 참조).

DNA복구

M. smegmatis는 DNA 손상에 저항하기 위해 DNA 복구 경로에 의존합니다.이중 가닥 절단은 특히 세균의 생존에 위협이 된다.M. smegmatis에는 이중 스트랜드 절단을 복구하기 위한 3가지 옵션이 있습니다.상동 스트랜드 재결합(HR), 비상동 엔드 결합(NHEJ) 및 싱글 스트랜드 어닐링(SSA)[11]입니다.M. smegmatis의 HR 경로는 이온화 방사선과 산화 DNA 손상에 대한 내성의 주요 결정 요인이다.이 경로는 손상된 염색체와 같은 세포 내의 다른 상동 염색체 사이의 정보 교환을 포함한다.그것은 가닥 교환을 촉매하는 RecA 단백질과 시냅스 전 [11]핵산가수분해효소 역할을 하는 ADN 단백질에 의존한다.HR은 정확한 복구 과정이며 로그 [12]성장 중에 선호되는 경로입니다.

이중 스트랜드 절단을 수리하기 위한 NHEJ 경로에는 절단된 단부의 재접속이 포함됩니다.그것은 두 번째 상동 염색체에 의존하지 않는다.이 경로는 Ku 단백질과 특수 다기능 ATP 의존성 DNA 연결효소(리가아제 D)[13]를 필요로 한다. NHEJ는 효율적이지만 부정확하다.기능적 유전자 배열 내에서 둔감한 DNA 말단의 봉합은 약 [13]50%의 돌연변이 빈도로 일어난다.NHEJ는 정상기 동안 선호되는 경로이며,[12] 건조의 유해 영향으로부터 M. smegmatis를 보호한다.

SSA는 DNA의 직접 반복 배열 사이에 이중 가닥이 끊어졌을 때 복구 경로로 사용된다. SSA는 단일 가닥 절제, 반복의 아닐링, 플랩 제거, 간극 채우기 및 결속을 포함한다.M. smegmatis에서 SSA 경로는 RecBCD 헬리케이스-핵산가수분해효소에 [11]의존한다.

레퍼런스

  1. ^ Gordon RE, Smith MM (July 1953). "Rapidly growing, acid fast bacteria. I. Species' descriptions of Mycobacterium phlei Lehmann and Neumann and Mycobacterium smegmatis (Trevisan) Lehmann and Neumann". Journal of Bacteriology. 66 (1): 41–8. doi:10.1128/jb.66.1.41-48.1953. PMC 357089. PMID 13069464.
  2. ^ Gupta RS, Lo B, Son J (2018). "Phylogenomics and Comparative Genomic Studies Robustly Support Division of the Genus Mycobacterium into an Emended Genus Mycobacterium and Four Novel Genera". Frontiers in Microbiology. 9: 67. doi:10.3389/fmicb.2018.00067. PMC 5819568. PMID 29497402.
  3. ^ taxonomy. "Taxonomy browser (Mycolicibacterium smegmatis)". www.ncbi.nlm.nih.gov. Retrieved 2021-06-16.
  4. ^ Reyrat JM, Kahn D (October 2001). "Mycobacterium smegmatis: an absurd model for tuberculosis?". Trends in Microbiology. 9 (10): 472–4. doi:10.1016/S0966-842X(01)02168-0. PMID 11597444.
  5. ^ King GM (December 2003). "Uptake of carbon monoxide and hydrogen at environmentally relevant concentrations by mycobacteria". Applied and Environmental Microbiology. 69 (12): 7266–72. doi:10.1128/aem.69.12.7266-7272.2003. PMC 310020. PMID 14660375.
  6. ^ Mohan A, Padiadpu J, Baloni P, Chandra N (February 2015). "Complete Genome Sequences of a Mycobacterium smegmatis Laboratory Strain (MC2 155) and Isoniazid-Resistant (4XR1/R2) Mutant Strains". Genome Announcements. 3 (1). doi:10.1128/genomeA.01520-14. PMC 4319614. PMID 25657281.
  7. ^ "Mycolicibacterium smegmatis (ID 1026) - Genome - NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov. Retrieved 2021-06-16.
  8. ^ Norgard MV, Imaeda T (March 1978). "Physiological factors involved in the transformation of Mycobacterium smegmatis". Journal of Bacteriology. 133 (3): 1254–62. doi:10.1128/jb.133.3.1254-1262.1978. PMC 222159. PMID 641008.
  9. ^ Michod RE, Bernstein H, Nedelcu AM (May 2008). "Adaptive value of sex in microbial pathogens". Infection, Genetics and Evolution. 8 (3): 267–85. doi:10.1016/j.meegid.2008.01.002. PMID 18295550.
  10. ^ Gray TA, Krywy JA, Harold J, Palumbo MJ, Derbyshire KM (July 2013). "Distributive conjugal transfer in mycobacteria generates progeny with meiotic-like genome-wide mosaicism, allowing mapping of a mating identity locus". PLOS Biology. 11 (7): e1001602. doi:10.1371/journal.pbio.1001602. PMC 3706393. PMID 23874149.
  11. ^ a b c Gupta R, Barkan D, Redelman-Sidi G, Shuman S, Glickman MS (January 2011). "Mycobacteria exploit three genetically distinct DNA double-strand break repair pathways". Molecular Microbiology. 79 (2): 316–30. doi:10.1111/j.1365-2958.2010.07463.x. PMC 3812669. PMID 21219454.
  12. ^ a b Pitcher RS, Green AJ, Brzostek A, Korycka-Machala M, Dziadek J, Doherty AJ (September 2007). "NHEJ protects mycobacteria in stationary phase against the harmful effects of desiccation" (PDF). DNA Repair. 6 (9): 1271–6. doi:10.1016/j.dnarep.2007.02.009. PMID 17360246.
  13. ^ a b Gong C, Bongiorno P, Martins A, Stephanou NC, Zhu H, Shuman S, Glickman MS (April 2005). "Mechanism of nonhomologous end-joining in mycobacteria: a low-fidelity repair system driven by Ku, ligase D and ligase C". Nature Structural & Molecular Biology. 12 (4): 304–12. doi:10.1038/nsmb915. PMID 15778718. S2CID 6879518.

외부 링크