협막세균

협막세균은 다당체나 단백질로 구성된 협막으로 둘러싸인 세균을 의미하며, 주로 필라멘트형 세균에서 발견된다¹⁾. 협막은 일반적으로 투명하고 세포 간 연결을 지지하여 필라멘트 형태를 유지할 수 있도록 하는데, 환경이 좋지 않은 경우 유주세포(swarmer cell)가 형성되어 협막을 뚫고 나오기도 한다.

목차

가장 잘 연구된 협막세균은 그람음성세균인 Betaproteobacteria에 속한 Leptothrix 속과 Sphaerotilus 속 등이 있으며 이들은 주로 하수처리시설 및 오염이 많이 되어 있는 담수 등 유기물이 풍부한 수환경에 서식한다²⁾. 철(Fe²⁺)이나 망간(Mn²⁺)이 풍부한 환경에서 협막은 수산화철 성분으로 코팅되기도 한다. Leptothrix 속은 협막에 둘러싸인 필라멘트형태 뿐만 아니라 편모에 의해 운동하는 단세포, 한쌍, 짧은 사슬 등 여러 형태로 나타날 수 있다.

그림 1. 협막에 둘러싸여 있는 Leptothrix 속 세균. ()

나선균인 스피로헤타(Spirochaeta)에 속한 세균도 주변세포질(periplasm)을 둘러싸는 외협막을 가지며, 나선형 세포의 양 끝으로부터 가운데를 향해 길게 늘어진 내편모(endoflagellum)에 의해 회전하여 세포에 운동성을 부여하는 구조를 이룬다³⁾.

산소발생광합성을 하는 남세균(Cyanobacteria)의 경우에도 외막 바깥쪽에 협막을 가지는 경우가 많으며, 이러한 협막은 미세섬유(microfibril)로 구성되어 있는 경우가 많다. 남세균의 협막은 다당류가 대부분이나 일부 세균에서는 20% 이상의 폴리펩티드로 구성된 경우도 있다. 군체를 형성하거나 필라멘트형 남세균에서 생산되는 황색, 적색 또는 청색 색소가 협막에 침착되는 경우 세포의 원래 색을 가리기도 한다⁴⁾.

한편 Thermotoga 류는 협막의 일종인 토가(toga)를 가진 고온성 세균군이며, 토가는 각각의 세포를 완전히 둘러싼 협막이라는 점이 다른 필라멘트형 세균의 협막과는 다른 특징이다⁴⁾.

Proteobacteria에 속한 필라멘트 형 세균군이 가장 잘 연구된 협막세균군이지만 협막은 그람음성 및 그람양성 세균의 광범위한 분류군 및 고균 분류군에서도 관찰된다. 협막세균을 포함하고 있는 분류군들은 아래와 같다^{2)3)4)5)6)7)8)}.

토가를 가진 세균들은 전부 Thermotoga 문에 속하며 아래의 9속이 알려져 있다.

- Thermotoga 속

- Oceanotoga 속

- Thermosipho 속

- Marinitoga 속

- Petrotoga 속

- Defluviitoga 속

- Mesoaciditoga 속

- Kosmotoga 속

- Mesotoga 속

그림 2. 토가를 가진 세균인 Thermotoga maritima의 스케치. ()

김승범/충남대학교

노정혜/서울대학교

1. Madigan et al. 2015. Brock Biology of Microorganisms, 14th edition. Pearson.
2. DeLong, E.F., Lory, S., Stackebrandt, E., Thompson, F. (Eds.). 2014. The Prokaryotes, Alphaproteobacteria and Betaproteobacteria. Springer.
3. Krieg NR et al. (Ed.). Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 2nd edition, Vol. 2. Springer.
4. DeLong, E.F., Lory, S., Stackebrandt, E., Thompson, F. (Eds.). 2014. The Prokaryotes, Other Major Lineages of Bacteria and The Archaea. Springer.
5. Boone, R.B., Castenholtz, R.W. (eds). 2001. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol. 1. 2nd edition. Springer.
6. Garrity, George (Ed.). Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol. 2. 2nd edition. Springer.
7. Krieg, N.R., Ludwig, W., Whitman, W., Hedlund, B.P., Paster, B.J., Staley, J.T., Ward, N., Brown, D., Parte, A. (Eds.) Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol. 4. 2nd edition. Springer.
8. Goodfellow, M. et al. (eds). 2012. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol. 5. 2nd edition. Springer.