스페로플로스트

Spheroplast
펩티도글리칸 합성을 억제하는 항생제(예: 페니실린)가 있는 곳에서 자라고 분열시키려 하는 그램 음성 박테리아는 그렇게 하지 못하고 오히려 스피어플레이스트를 형성하게 된다.[1][2]

spheroplast(혹은 영국의 용어로 sphaeroprast)는 페니실린이나 리소자임의 작용에 의해 세포벽이 거의 완전히 제거된 미생물 세포다.일부 정의에 따르면 이 용어는 그람 음성 박테리아를 묘사하기 위해 사용된다.[3][4]다른 정의에 따르면, 이 용어는 효모도 포함한다.[5][6]spheroplast라는 이름은 마이크로베의 세포벽이 소화된 후에 막장 장력이 세포가 특징적인 구형의 형태를 갖게 한다는 사실에서 유래한다.[4]스페로플라스트는 삼동적으로 연약하며, 저혈압 용액으로 옮겨지면 침이 흐른다.[5]null

그람 음성 박테리아를 설명하기 위해 사용될 때 spheroplast라는 용어는 세포벽의 외부 막 성분이 아닌 펩티도글리칸 성분이 제거된 세포를 말한다.[2][5]null

스피어플레이스트 형성

항생제로 인한 spheroplasts

다양한 항생제가 그램 음성 박테리아를 용광로로 바꾼다.여기에는 펩티도글리칸 합성억제제인 fosfomycin, vancomycin, moenomycin, lacticin, β-락탐 항생제가 포함된다.[1][2]펩티도글리칸 합성의 직접 상류에 있는 생화학적 경로를 억제하는 항생제는 스피로플라스틱(예: fosmidomycin, phosenoenolpyruvate)도 유도한다.[1][2]null

위의 항생제 외에도 단백질 합성의 억제제(예: 클로로페니콜, 옥시테트라시클린, 여러 아미노글리코사이드)와 엽산합성의 억제제(예: 트리메토프림, 슐파메트호사졸)도 그람 음의 박테리아로 하여금 스피어플라스트를 형성하게 한다.[2]null

효소유발자극

효소 리소자임은 그람 음성 박테리아로 하여금 스피어플라스트를 형성하게 하지만, 락토페린이나 에틸렌디아민에트라아세테이트(EDTA)와 같은 막 투과제를 사용하여 효소의 외부 막 통과를 용이하게 해야 한다.[2][7]EDTA는 Ca와2+ 같은 분열 이온에 결합하여 외막에서 제거함으로써 투과 안정제 역할을 한다.[8]null

효모 칸디다 알비칸은 효소 리티카아제, 키티나아제, β-글루쿠로니다아제를 사용하여 스피로플라스트로 변환할 수 있다.[9]null

사용 및 응용 프로그램

항생제 발견

1960년대부터 1990년대까지, Merck와 Co.는 세포벽 생합성을 억제하는 항생제를 발견하기 위한 주요 방법으로 spheroplast 화면을 사용했다.유진 둘레니가 고안한 이 화면에서는 자라나는 박테리아가 초음화 조건에서 시험 물질에 노출되었다.세포벽합성 억제제는 자라나는 박테리아를 용사포를 형성하게 했다.이 화면은 fosfomycin, cepamycin C, thienamycin, 그리고 여러 카바페넴의 발견을 가능하게 했다.[1]null

패치 클램핑

유리 피펫으로 패치를 한 E.coli spheroplast.

특별히 준비된 그람 음성 박테리아의 거대 스페로플라스트는 원래 뉴런과 다른 흥분성 세포의 행동을 특징짓기 위해 고안된 패치 클램프라는 기술을 통해 박테리아 이온 채널의 기능을 연구하는 데 사용될 수 있다.거대 스피어플레이스트를 준비하기 위해 박테리아를 정화억제제(예: cephalexin)로 처리한다.이것은 박테리아가 내부 교차벽이 없는 긴 세포인 필라멘트를 형성하게 한다.[10]일정 기간이 지나면 필라멘트의 세포벽이 소화되고 박테리아는 세포질막과 외부막으로 둘러싸인 매우 큰 구들로 붕괴된다.그런 다음, 이 막은 패치 클램프 기구에서 분석되어 그 안에 내장된 이온 채널의 표현형을 결정할 수 있다.특정 채널을 과도하게 눌러 그 효과를 증폭시키고 특성화를 용이하게 하는 것도 일반적이다.null

거대 대장균의 패치를 고정하는 기술은 대장균의 고유 기계 민감 채널(MscL, MscS, MscM)을 연구하는 데 사용되어 왔다.[11][12]다른 이질적으로 표현된 이온 채널을 연구하기 위해 확장되었으며, 거대 대장균 스피어홀라스트를 제노푸스 난모세포에 필적하는 이온 채널 표현 시스템으로 사용할 수 있는 것으로 나타났다.[13][14][15][16]null

세포투석

효모세포는 보통 세포단백질의 추출을 어렵게 하는 두꺼운 세포벽에 의해 보호된다.[citation needed]세포벽의 효소 소화와 지몰랴제(zymolyase)를 통한 효소 소화는 세포들을 세제로 쉽게 용해시키거나 삼극압의 급격한 변화에 취약하게 만든다.[9]null

전염

적절한 재조합 DNA가 삽입된 박테리아 세포는 동물 세포를 감염시키는 데 사용될 수 있다.재조합 DNA가 있는 스피어플레이스트는 동물 세포를 포함한 매체에 도입되어 폴리에틸렌 글리콜(PEG)에 의해 융합된다.이 방법으로, 거의 100%의 동물 세포가 외국 DNA를 차지할 수 있다.[17]대장균에서 염화칼슘을 사용하여 수정된 하나한 규약에 따라 실험을 실시한 결과, 4.9x10에서−4 스피어플라스트가 변형될 수 있을 것으로 판단되었다.[18]null

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d Silver, L.L (2011). "Chapter 2, Rational approaches to antibiotic discovery: pre-genomic directed and phenotypic screening". In Dougherty, T.; Pucci, M.J. (eds.). Antibiotic Discovery and Development. United States of America: Springer. pp. 33–75. doi:10.1007/978-1-4614-1400-1_2. ISBN 978-1-4614-1400-1.
  2. ^ a b c d e f Cushnie, T.P.; O’Driscoll, N.H.; Lamb, A.J. (2016). "Morphological and ultrastructural changes in bacterial cells as an indicator of antibacterial mechanism of action". Cellular and Molecular Life Sciences. 73 (23): 4471–4492. doi:10.1007/s00018-016-2302-2. hdl:10059/2129. PMID 27392605. S2CID 2065821.
  3. ^ "Spheroplast". www.dictionary.com. Dictionary.com. 2019. Retrieved July 21, 2019.
  4. ^ a b "Spheroplast". ahdictionary.com. The American Heritage Dictionary of the English Language. 2019. Retrieved July 21, 2019.
  5. ^ a b c "Protoplasts and spheroplasts". www.encyclopedia.com. Encyclopedia.com. 2016. Retrieved July 21, 2019.
  6. ^ "Definition of spheroplast". www.merriam-webster.com. Merriam-Webster. 2019. Retrieved July 21, 2019.
  7. ^ Tortora, G.; Funke, B.; Case, C. (2016). "Chapter 4, Functional anatomy of prokaryotic and eukaryotic cells". Microbiology: An Introduction (12th ed.). United States of America: Pearson. p. 84. ISBN 978-0-321-92915-0.
  8. ^ Ninfa, A.J.; Ballou, D.P.; Benore, M. (2009). Fundamental Laboratory Approaches for Biochemistry and Biotechnology (2nd ed.). United States of America: John Wiley & Sons, Inc. p. 234. ISBN 978-0-470-08766-4.
  9. ^ a b Calvert, C.M.; Sanders, D. (1995). "Inositol trisphosphate-dependent and -independent Ca2+ mobilization pathways at the vacuolar membrane of Candida albicans". The Journal of Biological Chemistry. 270 (13): 7272–80. doi:10.1074/jbc.270.13.7272. PMID 7706267.
  10. ^ Kikuchi, K.; Sugiura, M.; Nishizawa-Harada, C.; Kimura, T. (2015). "The application of the Escherichia coli giant spheroplast for drug screening with automated planar patch clamp system". Biotechnology Reports. 7: 17–23. doi:10.1016/j.btre.2015.04.007. PMC 5466043. PMID 28626710.
  11. ^ Martinac, B.; Buechner, M.; Delcour, A.H.; Adler, J.; Kung, C. (1987). "Pressure-sensitive ion channel in Escherichia coli". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 84 (8): 2297–2301. Bibcode:1987PNAS...84.2297M. doi:10.1073/pnas.84.8.2297. PMC 304637. PMID 2436228.
  12. ^ Blount, P.; Sukharev, S.I.; Moe, P.C.; Kung, C. (1999). "Mechanosensitive channels of bacteria". Methods in Enzymology. 294: 458–482. doi:10.1016/s0076-6879(99)94027-2. PMID 9916243.
  13. ^ Santos, J.S.; Lundby, A.; Zazueta, C.; Montal, M. (2006). "Molecular template for a voltage sensor in a novel K+ channel. I. Identification and functional characterization of KvLm, a voltage-gated K+ channel from Listeria monocytogenes". Journal of General Physiology. 128 (3): 283–292. doi:10.1085/jgp.200609572. PMC 2151562. PMID 16908725.
  14. ^ Nakayama, Y.; Fujiu, K.; Sokabe, M.; Yoshimura, K. (2007). "Molecular and electrophysiological characterization of a mechanosensitive channel expressed in the chloroplasts of Chlamydomonas". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (14): 5883–5888. Bibcode:2007PNAS..104.5883N. doi:10.1073/pnas.0609996104. PMC 1851586. PMID 17389370.
  15. ^ Kuo, M. M.-C.; Baker, K. A.; Wong, L.; Choe, S. (2007). "Dynamic oligomeric conversions of the cytoplasmic RCK domains mediate MthK potassium channel activity". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (7): 2151–2156. Bibcode:2007PNAS..104.2151K. doi:10.1073/pnas.0609085104. PMC 1892972. PMID 17287352.
  16. ^ Kuo, M. M.-C.; Saimi, Y.; Kung, C.; Choe, S. (2007). "Patch-clamp and phenotypic analyses of a prokaryotic cyclic nucleotide-gated K+ channel using Escherichia coli as a host". Journal of Biological Chemistry. 282 (33): 24294–24301. doi:10.1074/jbc.M703618200. PMC 3521034. PMID 17588940.
  17. ^ Gietz, R.D.; Woods, R.A. (2001). "Genetic transformation of yeast". BioTechniques. 30 (4): 816–820, 822–826, 828. doi:10.2144/01304rv02. PMID 11314265.
  18. ^ Liu, I.; Liu, M.; Shergill, K. (2006). "The effect of spheroplast formation on the transformation efficiency in Escherichia coli DH5α" (PDF). Journal of Experimental Microbiology and Immunology. 9: 81–85.

외부 링크