국내 연구진, 슈퍼박테리아 내성균 퇴치 원리 밝혔다
상태바
국내 연구진, 슈퍼박테리아 내성균 퇴치 원리 밝혔다
  • 정 현 기자
  • 승인 2022.02.10 23:57
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

논문, 국제학술지 'Nucleic Acids Research' 2월 10일자 게재

[헬쓰in논문] 국내 연구진이 패혈증을 일으키는 포도상구균 외 폐렴막대균, 탄저균, 결핵균의 자살 유도 작용을 밝혀 새로운 항생제 개발에 대한 단서를 제공했다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 10일, 서울대 이봉진 교수와 포항가속기연구소 이상재 박사, 제주대 김도희 교수, 덕성여대 강성민 교수로 구성된 공동연구팀이 새로운 독소-항독소 단백질의 삼차원 구조를 규명 및 해석하여 독소 활성화를 통한 병원균 사멸 유도 원리를 확인했으며, 이를 통해 항생제 내성 슈퍼박테리아를 박멸할 수 있는 차세대 약물 설계의 실마리를 제공했다고 밝혔다.

왼쪽부터 이봉진 교수, 이상재 박사, 김도희 교수, 강성민 교수 / 사진=한국연구재단

이번 연구 성과를 담은 논문은 SCI급 저명 국제학술지 ‘뉴클레익 액시드 리서치(Nucleic Acids Research, IF=11.501)’ 2월 10일자에 게재됐다.

논문명은 'Role of PemI in the Staphylococcus aureus PemIK toxin-antitoxin complex: PemI controls PemK by acting as a PemK loop mimic'이며, 서울대 이봉진 교수와 포항가속기연구소 이상재 박사가 공동교신저자로, 제주대 김도희 교수와 덕성여대 강성민 교수가 공동제1저자로 참여했다.

연구팀의 이봉진 교수는 “연구팀의 이번 결과물을 활용하여 구조기반 약물 설계법을 이용한 빠른 약물 개발을 가능하게 할 수 있다"며 "슈퍼박테리아 중 빠른 대처가 필요한 메티실린 내성 황색포도상구균 뿐만 아니라 폐렴막대균, 탄저균, 결핵균에 대처할 수 있는 약물 설계의 실마리가 될 것”이라고 말했다.

국제학술지 'Nucleic Acids Research' 최근호에 게재된 해당 논문

최근 포도상구균, 결핵균 등의 내성 문제를 극복할 수 있는 항생제 개발은 전 세계적으로 정체된 실정이다.

2020년 세계보건기구(WHO) 보고에 따르면 대부분의 신규 항생제들은 슈퍼박테리아에 취약하며, 새로 개발된 항생제들은 그람 음성 병원균을 주 대상으로 개발되었다. 

따라서, 패혈증을 일으키는 항생제 내성 포도상구균이나 다제 항생제 내성 결핵균에 대한 신규 항생제의 개발이 시급한 실정이다.

연구팀은 그람 양성균인 포도상구균 유래의 독소단백질인 'PemK'와 독소-항독소 결합체 단백질인 'PemIK'의 삼차원 구조를 X선-결정학법을 이용해 해석하는 데 성공했다. X선-결정학법이란 X선 회절을 이용하여 단백질 원자 배열을 분석하는 방법을 말한다. 

이 과정에서 항독소단백질 PemI가 독소단백질 PemK의 일부 구조를 모방하는 독특한 작용을 이용하여 상호 결합함을 관찰했다.

또한, 생물리학 분석을 시행하여 독소단백질의 활성화 부위를 확인하고, 활성 유지를 통해 병원균의 전령알엔에이(mRNA)를 분해하는 것을 밝혔다. 전령알엔에이(mRNA)는 단백질을 합성하는 유전정보가 담긴 핵산류이다.

자료이미지=한국연구재단

[그림] 독소단백질 PemK와 항독소단백질 PemI의 결합 모드

이에 두 단백질의 강제적인 결합 방해를 통해 독소단백질 PemK가 지속적인 독소 활성능을 나타내게 함으로서 포도상구균, 폐렴막대균, 탄저균, 결핵균을 사멸시킬 수 있다고 밝혔다. 

연구팀은 이번 연구를 통해 두 단백질 PemK와 PemI의 결합을 방해하는 물질을 설계할 수 있는 삼차원 구조정보를 밝혔으며, 병원균들이 스스로 자멸하게 유도할 수 있는 신개념 항생제 설계의 토대를 제시했다.

연구팀은 전 세계에서 5개국만 보유하고 있는 4세대 방사광가속기를 활용하여 실온 상태의 약물 결합 단백질 연구와 항생제 개발을 병행할 계획이다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(기본연구 및 중견연구) 등의 지원으로 수행됐다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.
주요기사