Streptomyces lavendulae EMS4가 생산하는 Penicillium citrinum에 대한 항진균물질 EMS4의 작용기작

Abstract

Penicillium citrinum은 citrinin이나 citreoviridin 같은 대사 산물을 생성하여 세균, 진균, bacteriophage, 원생 생물, 동물, 식물 등에 대해 독성을 나타낸다. 그러므로 본 연구에서는 토양으로부터 분리 동정한 Streptomyces lavendulae EMS4에서 생산되는 항진균 물질을 분리 정제하여 (구조 분석 결과 잠정적으로 tunicamycin의 homologues로 동정됨) P. citrinum에 대한 항균 활성과 그 작용 기작을 조사하고자 한다. S. lavendulae EMS4가 생산하는 항진균 물질 (EMS4로 명명)을 처리한 결과, 시험균 P. citrinum의 성장이 감소하였고 세포벽의 Swelling이 유도됨을 관찰할 수 있었다. EMS4를 처리한 경우 배양 시간에 따른 시험균의 세포벽 함량, 단백질, 환원당 함량은 감소하는데 비해 chitin의 전구 물질인 hexosamine 함량은 증가하였다. P. citrinum의 세포벽 합성에 대한 EMS4의 영향을 알아보기 위해 UDP-[U-^(14)C]-GlcNAc (UDP-N-acetylglucosamine)의 세포벽으로의 도입 정도를 조사한 결과, EMS4를 처리한 경우 도입이 감소하였다. P. citrinum의 단백질 합성에 대한 EMS4의 영향을 조사하기 위해 L-[U-^(14)C]-Leucine의 P. citrinum으로의 도입 정도를 확인하였다. EMS4를 처리하면 시험균내로의 L-[U-^(14)C]-Leucine 도입이 감소함을 관찰할 수 있었다. 당단백질 합성에 대한 EMS4의 영향을 조사하기 위해 D-[U-^(14)C]-Glucosamine의 P. citrinum으로의 도입 정도를 확인한 결과, EMS4를 처리하면 D-[U-^(14)C]-Glucosamine의 P. citrinum으로의 도입이 감소하였다. EMS4를 처리한 후 시험균을 fresh medium으로 옮기면 L-[U-^(14)C]-Leucine, D-[U-^(14)C]-Glucosamine의 도입 정도가 EMS4를 처리하지 않았을 때의 도입 정도로 회복되었다. Pyricularia oryzae로부터 chitin synthetase를 추출하여 cell free system에서의 EMS4의 chitin synthetase에 대한 영향을 조사하였다. EMS4를 처리하면 대조구에 비해 chitin으로의 UDP-[U-^(14)C]-GlcNAc도입이 증가하였다. 따라서 S. lavendulae EMS4에서 생산되는 항진균 물질은 P. citrinum의 세포벽, glucan, 단백질, 당단백질 합성은 저해하나, chitin synthetase에 작용하여 chitin 합성은 증가시키는 것으로 해석된다.;The purpose of this work was to investigate on the mechanism of the antifungal antibiotics produced by Streptomyces lavendulae EMS4 against Penicillium citrinum. The antifungal antibiotics from the culture broth of S. lavendulae EMS4 were isolated and purified by n-butanol extraction, silica gel column chromatography, preparative TLC, preparative HPLC. The antifungal antibiotics produced by S. lavendulae EMS4 were named EMS4. The growth of P. citrinum was reduced in the presence of EMS4. Under this condion, the yield of the cell wall, the cellular protein content were reduced. The reducing sugar content of the cell, presumbly reflecting the glucan content, was also reduced by EMS4, while the hexosamine content, presumbly reflecting the chitin content of the cell, was increased by EMS4. To study the effect of EMS4 on the cell wall synthesis, the incorporation of UDP-[U-^(14)C] -GlcNAc into the cell wall of P. citrinum was investigated. The incorporation of UDP- [U-^(14)C]-GlcNAc into the cell wall of P. citrinum was decreased in the presence of EMS4. This result indicates that EMS4 in inhibitory the synthesis of cell wall. When L- [U-^(14)C] -Leucine was used to study the effect of EMS4 on the protein synthesis, the incorporation of L- [U-^(14)C] -Leucine into P. citrinum was decreased in the presence of EMS4. This result indicates that EMS4 inhibit the protein synthesis. To study the effect of EMS4 on the glycoprotein synthesis, the incorporation of D- [U-^(14)C] -Glucosamine into P. citrinum was measured. The incorporation of D-[U-^(14)C] -Glucosamine into P. citrinum was decreased in the presence of EMS4. This result indicates that EMS4 inhibit the glycoprotein synthesis. Because the hexosamine content was increased in the presence of EMS4, the effect of EMS4 on the chitin synthetase prepared from Pyricularia oryzae was examined. The incorporation of UDP-[U-^(14)C] -GlcNAc into the chitin was increased in the presence of EMS4. Therefore these results suggest that the antifungal antibiotics produced by S. lavendulae EMS4 inhibit the synthesis of cell wall, protein, glycoprotein of P. citrinum, but promote the chitin synthesis.