레시티네이스

많은 세균들은 지질을 분해하는 라이페이스(lipase)효소를 생산한다. 이 중 세균의 레시티네이스(lecithinase)는 레시틴(lecithin)을 분해하여 불용성 diglyceride를 생성하는 효소로써 레시틴을 함유하고 있는 동물조직을 파괴시키는 병원성 인지질분해효소이다. Phosphatidylcholine과 같은 인지질 내 레시틴을 분해하는 효소로서 "phospholipase C"라고도 불린다.

5% egg yolk가 포함된 한천배지에서 생장하는 Clostridium 균주들 A. C. tetani Ramon B. C. tetani KZ1189 C. C. tetani NCTC 5404 D. C. tetani CN 655 E. C. tetani NCTC 279 F. C. tetani KZ 1180 G. C. tetani KZ 1186 H. C. tetani KZ 1199 I. C. perfringens KZ 221 J. C. butyricum (출처: https://doi.org/10.1128/JCM.43.4.2024-2025.2005)

목차

레시틴(lecithin)은 세포막의 주요 구성성분으로 계란, 대두 등 음식물에서도 흔히 발견되는 인지질이다. 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine; PC)이라고도 불리며, 대표적인 글리세롤 지방산의 하나로써 세포막의 중요 구성성분이다.

레시틴의 구조 (출처: 이한주/서울대)

인지질은 전하를 띠고 있고 보통 물에 용해되는 성질을 가지고 있는데, 레시티네이스에 의해 생성되는 diglyceride는 두 개의 긴 hydrocarbon chain만을 가지고 있어 전하를 띠지 않게 된다. 그렇게 되면 결국 물에 녹지 않고 혼탁해지는 현상이 발생한다. 레시틴은 달걀 노른자(egg yolk)의 성분으로, egg yolk가 함유된 한천배지에서 이 효소를 생산하는 세균을 배양시키면 집락 주변에 불투명한 띠가 나타난다. 또한 Egg yolk 한천배지에는 지질단백질(lipoprotein) 성분인 레시티노비텔린(lecithovitellin)이 포함되어 있는데, 이 또한 레시티네이스에 의해 분해되어 phophorylcholine과 불용성 diglyceride가 생성되어 마찬가지로 뿌연 침전물이 나타난다. 이 효소의 생산유무는 여러 그람양성균과 그람음성균을 동정하는데 사용되기도 한다.

앞서 언급한 바와 같이 이 효소의 생산유무는 여러 세균들 즉 Bacillus, Clostridium, Pseudomonas속(genus) 등에 대한 종 동정(species identification)을 수행하는데 응용된다.

예를 들어 육류와 가금류에서 분리되는 Bacillus cereus는 레시티네이스를 생산하는 것으로 잘 알려진 병원성 세균으로써 혈액한천배지(blood agar medium)에서도 강한 용혈(hemolysis) 현상을 나타내며 활발한 운동성이 있다. 이와 유사하게 Bacillus thuringiensis와 Bacillus anthracis는 레시티네이스 양성(positive) 또는 약양성(weak positive)의 특징을 나타낸다. 물론 이 종들은 표에 나타낸 바와 같이 용혈현상과 운동성여부는 다소 차이가 있다. 반면 Bacillus sphaericusis는 레시티네이스를 생산하지 않는 종으로서 최근에 Lysinibacillus spaericusis로 재분류되었다.

또 다른 예로 Clostridium perfringens는 레시티네이스 양성이나, 많은 Clostridium (Clostridium difficile, Clostridium sporogenes 등)은 레시티네이스 음성이다. C. perfringens와 레시티네이스 양성인 다른 Clostridium (Clostridium baratii, Clostridium absonum, Clostridium bifermentans, Clostridium novyi 등)과 구별하기 위해 Nagler 반응시험을 수행한다. 이 반응시험은 레시티네이스의 활성을 저해하는 특정 antitoxin을 첨가하여 반응을 관찰하는 실험이다. C. perfringens는 위에 열거한 다른 Clostridium들과 다르게 alpha(α) toxin이라는 독소를 생산하는데, 이 독소는 레시티네이스 활성을 보인다. 그러므로 실험배양배지에 antitoxin을 첨가하게 되면 alpha(α) toxin의 레시티네이스 활성이 소멸되게 된다. 이를 통해 레시티네이스 활성이 있는 다른 Clostridium 세균들과의 구별이 가능하게 된다.

이 외에, Pseudomonas 중 레시티네이스 음성인 Pseudomonas putida와 양성인 Pseudomonas fluorescens의 특성을 이용해 젤라틴(gelatin) 분해시험과 함께 종 동정에 응용될 수 있다.

Nagler 반응시험개요. (제작: 최경희/원광대) 

레시틴(lecithin), 세포막, 그람양성균, 그람음성균, 집락, Bacillus cereus, 혈액한천배지(blood agar medium), 용혈(hemolysis), Bacillus thuringiensis, Bacillus anthracis, Lysinibacillus, Clostridium perfringens, Clostridium difficile, Clostridium sporogenes, Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescens

최경희/원광대학교 

하남출/서울대학교