렙토스피라

3. 계통 발생

현재 통용되는 렙토스피라의 분류는 명명법에 따른 원핵생물 이름 목록(LPSN)^[10]과 국립생물공학정보센터(NCBI)^[11]의 자료를 따른다.

16S rRNA 기반 LTP_08_2023^[12][13][14]와 120개의 마커 단백질 기반 GTDB 08-RS214^[15][16][17]에 따른 렙토스피라 속의 계통 발생은 아래와 같다.

종 불확실성:

• "''L. andamana''"
• "''L. brihuegai''"
• "''L. hardjobovis''"
• "''L. macculloughii''"
• ''L. sanjuanensis''

4. 형태

200종 이상의 렙토스피라 혈청형이 보고되었지만, 속(genus)의 모든 구성원은 유사한 형태를 보인다. 렙토스피라는 나선형 세균으로, 길이는 6-20 μm이고 지름은 0.1 μm이며, 파장은 약 0.5 μm이다.^[18] 스피로헤테(Spirochete)의 한쪽 또는 양쪽 끝은 보통 갈고리 모양이다. 렙토스피라는 매우 얇기 때문에, 살아있는 렙토스피라는 암시야 현미경으로 관찰하는 것이 가장 좋다.

이 세균은 다양한 자유도를 가지고 있으며, 이분법을 통해 증식할 준비가 되면, 세균은 분열이 일어날 부위에서 눈에 띄게 굽어진다.

5. 세포 구조

''렙토스피라''는 그람 음성 세균과 유사한 세포 외피를 가지고 있으며, 이는 세포질 및 외부 막으로 구성되어 있다. 그러나 펩티도글리칸 층은 외부 막이 아닌 세포질 막과 관련되어 있으며, 이는 스피로헤타에 고유한 배열이다.^[19] ''렙토스피라''의 두 개의 편모는 세균의 양쪽 끝에 있는 세포질 막에서 주변 공간으로 뻗어 있으며, ''렙토스피라''의 운동성에 필수적이다.^[19]

외부 막은 다양한 리포단백질과 막횡단 외부 막 단백질을 포함한다.^[20] 인공 배지에서 자라는 ''렙토스피라''와 감염된 동물에 존재하는 ''렙토스피라''를 비교하면 외부 막의 단백질 구성이 다르다는 것은 예상된 결과이다.^[21][22][23] 여러 렙토스피라 외부 막 단백질은 숙주 세포 외 기질과 인자 H에 결합하는 것으로 나타났다. 이러한 단백질은 각각 ''렙토스피라''가 숙주 조직에 부착하고 보체계에 저항하는 데 중요할 수 있다.^[24][25][26]

다른 대부분의 그람 음성 세균과 마찬가지로 ''렙토스피라''의 외부 막에는 지질다당류 (LPS)가 포함되어 있다. 면역원성이 높은 LPS 구조의 차이는 ''렙토스피라''의 수많은 혈청형을 설명한다.^[18] 결과적으로 면역성은 혈청형 특이적이다. 현재의 렙토스피라 백신은 면역 대상 인구에 유행하는 하나 또는 여러 혈청형의 ''렙토스피라''로 구성되며, 백신 제제에 포함된 혈청형에 대해서만 보호 효과가 있다. 렙토스피라 LPS는 내독소 활성이 낮다.^[18] 렙토스피라 LPS의 특이한 특징은 TLR4와 달리 TLR2를 통해 숙주 세포를 활성화시킨다는 것이다.^[27] LPS 분자의 지질 A 부분의 고유한 구조가 이러한 관찰을 설명할 수 있다.^[28] 마지막으로, ''L. interrogans''의 LPS O 항원 함량은 급성 감염 동물과 만성 감염 동물에서 다르다.^[29] 급성 또는 만성 감염의 확립 또는 유지에 O 항원 변화의 역할이 있는지 여부는 알려져 있지 않다.

6. 서식지

''렙토스피라''는 병원성 및 부생성을 모두 가지며, 다양한 환경, 서식지 및 생활 주기를 갖는다. 이 박테리아는 남극 대륙을 제외한 전 세계에서 발견된다. 높은 습도와 중성(6.9–7.4) pH는 환경에서 생존하는 데 필요하며, 고인 물 저수지(늪, 얕은 호수, 연못, 웅덩이 등)는 박테리아의 자연 서식지이다.

7. 영양

''렙토스피라''는 까다로운 균주의 성장을 촉진하기 위해 0.21% 토끼 혈청을 보충할 수 있는 Ellinghausen-McCullough-Johnson-Harris(EMJH) 배지에서 30°C로 배양된다.^[30] 병원성 ''렙토스피라''는 EMJH와 같은 인공 영양 환경에서 4~7일 안에 성장이 감지되기 시작하며, 부생성 균주는 2~3일 이내에 성장한다. 병원성 종의 최소 성장 온도는 13°C~15°C이다. 부생성 균주의 최소 성장 온도가 5°C~10°C이므로, 13°C에서 ''렙토스피라''의 성장 능력을 이용하여 부생성 ''렙토스피라'' 종과 병원성 ''렙토스피라'' 종을 구별할 수 있다.^[30] ''렙토스피라''의 최적 pH는 7.2~7.6이다.

''렙토스피라''는 호기성 세균이며, ''in vitro'' 성장 동안 주요 탄소 및 에너지원은 장쇄 지방산이며, 이는 베타 산화에 의해 대사된다.^[31][32] 지방산은 EMJH에서 트윈의 형태로 제공된다.^[30] 지방산 분자는 EMJH에서 알부민에 의해 결합되며, 유해한 축적을 방지하기 위해 배지에 서서히 방출된다.

대부분의 박테리아와 마찬가지로, ''렙토스피라''는 성장을 위해 철분을 필요로 한다.^[33] ''L. interrogans''와 ''L. biflexa''는 다양한 형태의 철분을 획득할 수 있다.^[34] 철의 제2철 형태를 이용하기 위해 필요한 TonB 의존 수용체가 ''L. biflexa''에서 확인되었으며, 이 수용체의 상동체는 ''L. interrogans''의 게놈에 암호화되어 있다. ''L. interrogans''는 또한 인체 내 대부분의 철분에 결합된 헴으로부터 철분을 얻을 수 있다. 헴의 흡수에 관여할 수 있는 HbpA 헤민 결합 단백질이 ''L. interrogans''의 표면에서 확인되었다.^[35] 다른 병원성 ''렙토스피라'' 종과 ''L. biflexa''에는 HbpA가 없지만, 또 다른 헤민 결합 단백질인 LipL41이 헴을 철분 공급원으로 사용할 수 있는 능력을 설명할 수 있다.^[35] ''L. biflexa''와 ''L. interrogans''는 시데로포어를 분비하지 않지만, 다른 미생물이 분비하는 시데로포어로부터 철분을 얻을 수 있다.^[34]

8. 유전체

병원성 렙토스피라의 게놈은 두 개의 염색체로 구성되어 있다. *L. interrogans* 혈청형 Copenhageni와 Lai의 게놈 크기는 약 4.6Mb이다.^[36][37] 그러나 *L. borgpetersenii* 혈청형 Hardjo의 게놈은 *L. interrogans*의 게놈에 비해 많은 수의 유사 유전자, 유전자 조각 및 삽입 서열을 포함하며 크기가 3.9Mb에 불과하다.^[38] *L. interrogans*와 *L. borgpetersenii*는 2708개의 유전자를 공유하며, 이 중 656개는 병원성 특이 유전자이다. 구아닌 시토신(GC) 함량은 35%에서 41% 사이이다.^[39] *L. borgpetersenii* 혈청형 Hardjo는 감염된 조직에 직접 노출되어 전파되는 반면, *L. interrogans*는 렙토스피라를 신장에 보유한 보균 동물의 소변에 의해 오염된 물이나 토양에서 흔히 획득된다. *L. borgpetersenii* Hardjo에서 결함 유전자와 삽입 서열이 많고 숙주 밖에서의 생존력이 낮으며 *L. interrogans*에 비해 전파 패턴이 다르다는 점은 *L. borgpetersenii*가 삽입 서열 매개 게놈 붕괴를 겪고 있으며 숙주 동물 밖에서의 생존에 필요한 유전자를 지속적으로 잃고 있음을 시사한다.^[38]

9. 유전자형 분석

게놈 서열 분석을 통해 여러 종류의 ''렙토스피라'' 균주를 파악한 결과, 병원성 ''렙토스피라'' 종을 종 수준에서 식별하기 위한 다중좌위 VNTR(가변 수의 직렬 반복) 타이핑과 다중좌위 서열 분석법(MLST)이 개발되었다.^[40] 두 방법 모두 현재 렙토스피라 균주 식별에 널리 사용되는 매우 모호한 혈청형 방법의 대안이 될 가능성을 가지고 있다.^[40]

참조

_[1] 웹사이트 leptospirosis http://www.bartleby.[...] Bartleby.com 2007-05-13
_[2] 서적 Sherris Medical Microbiology McGraw Hill
_[3] 논문 Note on an organism found in yellow-fever tissue
_[4] 논문 Further determination of DNA relatedness between serogroups and serovars in the family Leptospiraceae with a proposal for Leptospira alexanderi sp. nov. and four new Leptospira genomospecies
_[5] 논문 Leptospirosis: a zoonotic disease of global importance
_[6] 논문 "Leptospira kmetyi sp. nov., isolated from an environmental source in Malaysia" 2009-04
_[7] 논문 "Leptospira broomii sp. nov., isolated from humans with leptospirosis"
_[8] 논문 Human Leptospirosis Caused by a New, Antigenically Unique Leptospira Associated with a Rattus Species Reservoir in the Peruvian Amazon
_[9] 논문 "Leptospira wolffii sp. nov., isolated from a human with suspected leptospirosis in Thailand" 2008-10
_[10] 웹사이트 Leptospira https://lpsn.dsmz.de[...] "[[List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature]] (LPSN)" 2021-03-20
_[11] 웹사이트 Leptospira https://www.ncbi.nlm[...] "[[National Center for Biotechnology Information]] (NCBI) taxonomy database" 2021-03-20
_[12] 웹사이트 The LTP https://imedea.uib-c[...] 2023-11-20
_[13] 웹사이트 LTP_all tree in newick format https://imedea.uib-c[...] 2023-11-20
_[14] 웹사이트 LTP_08_2023 Release Notes https://imedea.uib-c[...] 2023-11-20
_[15] 웹사이트 GTDB release 08-RS214 https://gtdb.ecogeno[...] 2023-05-10
_[16] 웹사이트 bac120_r214.sp_label https://data.gtdb.ec[...] 2023-05-10
_[17] 웹사이트 Taxon History https://gtdb.ecogeno[...] 2023-05-10
_[18] 논문 Leptospirosis
_[19] 논문 First evidence for gene replacement in Leptospira spp. Inactivation of L. biflexa flaB results in non-motile mutants deficient in endoflagella
_[20] 논문 Global Analysis of Outer Membrane Proteins from Leptospira interrogans Serovar Lai
_[21] 논문 Characterization of Leptospiral Outer Membrane Lipoprotein LipL36: Downregulation Associated with Late-Log-Phase Growth and Mammalian Infection
_[22] 논문 Cloning and Molecular Characterization of an Immunogenic LigA Protein of Leptospira interrogans
_[23] 논문 Characterization of the Outer Membrane Proteome of Leptospira interrogans Expressed during Acute Lethal Infection
_[24] 논문 LfhA, a Novel Factor H-Binding Protein of Leptospira interrogans
_[25] 논문 A Newly Identified Leptospiral Adhesin Mediates Attachment to Laminin
_[26] 논문 Physiological Osmotic Induction of Leptospira interrogans Adhesion: LigA and LigB Bind Extracellular Matrix Proteins and Fibrinogen
_[27] 논문 Leptospiral lipopolysaccharide activates cells through a TLR2-dependent mechanism
_[28] 논문 A Methylated Phosphate Group and Four Amide-linked Acyl Chains in Leptospira interrogans Lipid A. The Membrane Anchor of an Unusual Lipopolysaccharide that Activates TLR2
_[29] 논문 Changes in Lipopolysaccharide O Antigen Distinguish Acute versus Chronic Leptospira interrogans Infections
_[30] 논문 Differentiation of Pathogenic and Saprophytic Leptospires I. Growth at Low Temperatures
_[31] 논문 NUTRITION OF LEPTOSPIRA POMONA II. : Fatty Acid Requirements
_[32] 논문 Beta-oxidation of fatty acids by Leptospira
_[33] 논문 Iron as a growth requirement for pathogenic Leptospira
_[34] 논문 Comparative and Functional Genomic Analyses of Iron Transport and Regulation in Leptospira spp
_[35] 논문 Expression and Characterization of an Iron-Regulated Hemin-Binding Protein, HbpA, from Leptospira interrogans Serovar Lai
_[36] 논문 Unique physiological and pathogenic features of ''Leptospira interrogans'' revealed by whole-genome sequencing
_[37] 논문 Comparative Genomics of Two ''Leptospira interrogans'' Serovars Reveals Novel Insights into Physiology and Pathogenesis
_[38] 논문 Genome reduction in ''Leptospira borgpetersenii'' reflects limited transmission potential
_[39] 논문 ''Leptospira'': the dawn of the molecular genetics era for an emerging zoonotic pathogen 2009-10
_[40] 논문 A century of ''Leptospira'' strain typing 2009-09
_[41] 웹사이트 leptospirosis http://www.bartleby.[...] Bartleby.com 2007-05-13
_[42] 서적 Sherris Medical Microbiology McGraw Hill
_[43] 간행물 Note on an organism found in yellow-fever tissue.
_[44] 웹인용 leptospirosis http://www.bartleby.[...] Bartleby.com 2007-05-13
_[45] 서적 Sherris Medical Microbiology https://archive.org/[...] McGraw Hill
_[46] 저널 Note on an organism found in yellow-fever tissue