쿼럼센싱은 세포 간의 의사소통 방법이며 박테리아의 병원성과 관련된 유전자들의 조절메커니즘이다. 박테리아는 다양한 생리학적 과정들을 제어하기 위해 이 쿼럼센싱 시스템을 활용한다. 본 연구에서 석류(Punica granatum L.) 껍질 추출물이 바이오 리포터 균주인 Chromobacterium violaceum 과 C. violaceum CV026에서 쿼럼센싱 억제능을 갖는 것으로 1차 선별되어 식중독균인 Y. enterocolitica 에서 편모에 의한 운동능과 바이오필름형성 억제능에 대한 석류껍질 추출물의 효과에 대한 다음 실험을 수행하였다. 추가로 Nacylhomoserine lactones (AHLs)의 합성(yenI and yenR)과 편모 레귤론(fliA, fleB and flhDC) 에 관련된 특정유전자의 발현변화를 역전사 중합효소연쇄반응법으로 평가하였다. 결과는 석류껍질 추출물이 C. violaceum CV026에서 쿼럼센싱으로 제어되는 바이오레신 생산을 78.5%까지 억제하였으며, Y. enterocolitica에서는 세포의 성장에 영향을 주지 않고 바이오필름 형성과 편모 운동성을 현저히 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 억제 효과는 AHLs의 합성과 운동성에 관여하는 유전자 발현을 down-regulation 하는 결과 와도 일치하였다. 본 연구의 결과는 석류껍질 추출물의 임상 적용을 위하여 생체 내 특성에 대한 추가적인 연구가 필요하다는 것뿐 아니라 석류껍질 추출물이 사람의 위장관염을 방지하기 위한 잠재적인 치료제가 될 수 있다는 것을 보여준다.
Biofilm formation, C. violaceum, pomegranate, quorum sensing, Y. enterocoliticaQuorum sensing (QS) is involved in the process of cell-to-cell communication and as a gene regulatory mechanism, which has been implicated in bacterial pathogenicity. Bacteria use this QS system to control a variety of physiological processes. In this study, pomegranate (Punica granatum L.) peel extract (PPE) was first screened for its ability to inhibit QS in bio-reporter strains (Chromobacterium violaceum and C. violaceum CV026). Next, the ability of PPE to inhibit swimming motility and biofilm formation was examined in Y. enterocolitica. Additionally, changes in the expression of specific genes involved in the synthesis of the N-acylhomoserine lactones (AHLs; yenI and yenR) and in the flagellar regulon (fliA, fleB and flhDC) were evaluated by reverse transcription (RT)-PCR. The results show that PPE specifically inhibited and reduced QS-controlled violacein production by 78.5% in C. violaceum CV026, and decreased QS-associated biofilm formation and swimming motility in Y. enterocolitica without significantly affecting bacterial growth. These inhibitory effects were also associated with the downregulation of gene expression involved in the synthesis of AHLs and in motility. Our results suggest that PPE could be a potential therapeutic agent to prevent enteropathogens in humans, as well as highlight the need to further investigate the in vivo properties of PPE for clinical applications.
