19편. 효모의 Flocculation에 대해서 (5)
구독자 님, 안녕하세요.
이번 Yeasty Letter 에서는 효모 응집과 구분되어야 하는 다양한 특성에 대해 소개해드릴 예정입니다.
지난 편을 읽지 않으신 분들은 먼저 읽어보시길 추천드립니다.
[Flocculation 과 구분해야 하는 것]
지금까지 설명드린 효모의 응집(flocculation)은 보통 동일한 종 내에서 세포들이 당단백질 등의 표면 인자에 의해 서로 결합하는 현상을 의미하지만, 이와 구분되어야 할 몇 가지 다른 세포 집합 현상이 있습니다.
- Sexual Aggregation (효모 접합)
- Co-Flocculation (상호-응집)
- Chain-Formation (체인 형성)
1. Sexual Aggregation(Yeast Mating, 효모 접합)
: 효모 접합은 생식적 목적으로 발생하는 세포 간 상호작용으로, 반수체(haploid) 세포들이 서로 신호를 주고받으며 집합하는 과정입니다.
- 페로몬 신호와 수용체: 반수체 효모는 서로 다른 ‘mating type’을 가지며, 각 세포는 상대 타입의 페로몬을 분비합니다. 이 페로몬은 세포 표면의 수용체와 결합하여 세포 내 신호 전달 경로를 활성화 시키며, 이로 인해 세포는 방향성을 갖고 이동하게 됩니다.
- 세포벽 당단백질의 역할: 페로몬 신호에 의해 활성화된 세포는 세포벽에 특화된 당단백질을 발현하게 되며, 이 당단백질들이 세포 간의 접착을 촉진합니다.
- 세포 및 핵 융합: 세포들이 물리적으로 접촉하게 되면, 세포막의 융합이 일어나고, 그 이후 핵융합이 진행되어 이배체(diploid) 세포가 형성됩니다.
이러한 과정은 유전자 다양성을 증가시키고, 효모 집단 내에서 환경 변화에 적응할 수 있는 유리한 특성을 부여하는 중요한 생식 메커니즘으로 이해됩니다.
2. Co-Flocculation(상호-응집)
: Co-flocculation은 서로 다른 특성을 지닌 균주들이 함께 존재할 때 나타나는 응집 현상입니다.
- 이질적인 세포 간 상호작용: 일반적으로 단독으로는 응집성이 약하거나 없는 효모들이 특정 조건(예: 칼슘 이온의 존재)에서 서로 결합하여 강한 응집성을 나타내는 경우가 있습니다. 이는 칼슘 이온이 세포 표면의 음전하를 중화시키거나, 칼슘-의존성 당단백질의 구조적 안정성을 증가시킴으로써 발생할 수 있습니다.
- 미생물 간 상호작용: 때로는 효모와 세균 같은 서로 다른 미생물이 혼합되어 존재할 때, 세균이 분비하는 외부 다당류(exopolysaccharide)나 효소가 효모 세포 표면에 영향을 주어 응집이 촉진되기도 합니다. 이러한 상호작용은 발효 공정이나 생물막 형성 등에서 중요한 역할을 합니다.
이처럼 Co-flocculation은 단순한 세포 자발적 응집을 넘어서, 미생물 간 상호작용에 의해 유도되는 복잡한 생리현상으로 산업적 발효 및 생물 공정에서 그 응용 가능성이 주목받고 있습니다.
3. Chain-Formation(체인 형성)
: Chain-formation은 새로운 효모 세포가 분열 후 모세포(parent cell)로 부터 완전히 분리되지 못해, 여러 개의 세포가 일련의 연결 결합을 이루어 연쇄적으로 배열되는 현상입니다.
- 세포 분열의 미완성 분리: 세포 분열 과정에서 세포벽의 재구성과 분해가 불완전하게 진행되어, 분리 후에도 인접한 세포들이 공유 결합으로 연결됩니다. 보통 30~50개 정도의 세포들이 연속적으로 이어질 수 있습니다.
- 결합의 안정성: 이 결합은 한 번 형성되면 물리적 힘에 의해서 쉽게 분리되지 않으며, 이는 효모 집단 내에서 특정 생리적 또는 환경적 스트레스에 대한 적응 기제로 작용할 가능성이 있습니다. 다만, 이러한 체인 형성은 일단 분리되면 재응집되는 성질은 보이지 않아 한 번 형성된 상태에서 지속적인 집합체를 유지하는 특징이 있습니다.
체인 형성은 특히 세포의 성장 상태나 환경 스트레스, 그리고 세포벽 재구성 효소의 발현 조절과 밀접한 관련이 있습니다.
다음 시간에는 어떠한 외부 요인이 FLO유전자 발현과 구조에 영향을 줄 수 있는지 알아보도록 하겠습니다.
읽어주셔서 감사합니다.
Written by. SB
참고 문헌.
1. E.V. Soares, Flocculation in Saccharomyces cerevisiae: a review, Bioengineering Laboratory, Chemical Engineering Department, Superior Institute of Engineering from Porto Polytechnic Institute, 2010, page 1-18.
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3. Lei-Yu He, Xin-Qing Zhao , Feng-Wu Bai, School of Life Science and Biotechnology, Dalian University of Technology, Engineering industrial Saccharomyces cerevisiae strain with the FLO1-derivative gene isolated from the flocculating yeast SPSC01 for constitutive flocculation and fuel ethanol production, 2012, Page 33-40.
4. Stewart Graham G, Beverages, The International Centre for Brewing and Distilling, 2016, Basel Vol. 2, Iss. 4.
5. Ahmed Touhami, Aggregation of yeast cells: direct measurement of discrete lectin–carbohydrate interactions, 1 Unite´ de Chimie des Interfaces, 2003, page 2873-2878
6. Graham G. Stewart, review-Yeast Flocculation—Sedimentation and Flotation, The International Centre for Brewing and Distilling, Heriot-Watt University, 2018
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