작성일 : 18-07-05 19:27
UNIST 로버트 미첼 교수 연구팀, 만성질환 원인 병원균 생물막 먹어치우는 박테리아 특성 발견
 글쓴이 : happy
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UNIST, 만성질환 원인 병원균 생물막 먹어치우는 박테리아 특성 발견

2018년 07월 05일 14:40


몸이 피곤하거나 영양분이 부족할 때, 입술이 트고 갈라져 피가 나오거나 심하면 대상포진에 걸린 듯 울긋불긋 부풀어 입을 다물기도 어려워진다. 몸이 약해지면 입술 주변에 있던 포도상구균이 급격히 증식해 감염을 일으키는 것이다. 입술 뿐 아니라 위나 소장 같은 장기에도 상주하는 균이 있어 감염을 일으키곤 한다. 


화확물질인 약을 쓰지 않고 세균으로 포도상구균과 같은 나쁜 세균을 잡을 수는 없을까? 포식성 박테리아인 델로비브리오 박테리오보루스 HD100(Bdellovibrio bacteriovorus, 이하 벨로)는 감염을 일으키는 박테리아를 잡아먹는 '자연 항생제'이다. 하지만 이들은 자신과 같은 종류인 그람음성균만 먹는다.

 

 

주사전자현미경(SEM)을 이용해 벨로가  다른 세균을 공격하는 모습을 촬연했다. -UNIST 제공

주사전자현미경(SEM)을 이용해 벨로가 다른 세균을 공격하는 모습을 촬연했다. -UNIST 제공


 

국내 연구팀이 벨로가 다른 종류의 세균까지 먹어치울 능력이  있음을 새로 발견했다.  로버트 미첼 울산과학기술원(이하 UNIST) 생명공학부 교수팀포식성 박테리아인 벨로가 다른 세균 그룹인 그람양성균의 세포막도 영양분으로 삼을 수 있음을 발견하고, 이런 성질을 이용해 그람양성균도 퇴치할 수 있음을 입증했다고 5일 밝혔다.

 

인공물질이 아닌 자연에 존재하는 세균을 이용해 감염 증상을 완화하고 치료하는데 도움을 줄 전망이다.

 

세균에는 크게 그람양성균과 그람음성균이 있다. 그람 염색법으로 염색할 때 보라색을 띠면 그람양성균, 탈색돼 보라색이 아닌 붉은색을 띠면 그람음성균이다.


그람양성균에는 입술이나 콧구멍에 사는 포도상구균뿐 아니라 연쇄상구균, 탄저균(炭疽菌), 나병균, 디프테리아균, 파상풍균 등이 있다. 그람음성균에는 콜레라균과 페스트균, 티푸스균, 이질균, 대장균, 임균, 스피로헤타 등의 균종이 있다. 벨로는 그람음성균에 속하는 종으로, 입술감염을 일으키는 포도상구균을 퇴치할수 없다고 알려져 있었다.

 

연구팀은 그람양성균인 포도상구균에 그람음성균인 벨로를 처리했을 때 생물막이 분해돼 균이 죽는 것을 확인했다. 그 작용 기작을 밝히기 위해 벨로가 있을 때 포도상구균에서 일어나는 생리학적 변화를 분석했다. 그 결과 벨로가 자신의 단백질 분해효소로 포도상구균의 막을 부숴 먹어 치워버린다는 사실을 입증한 것이다.

 

생물막은 우리 몸을 감염시키는 세균들이 집단을 이뤄 형성되며,  항생제 내성을 높이고 약효를 막는다. 생물막 제거는 감염질환 치료에 필수적이다. 논문 제 1저자인 임한솔 UNIST 박사 “지금까지 벨로는 같은 종류에 속하는 그람음성균의 세포막만을 먹어 치우는 것으로 알려졌었다”며 “(이번에) 그람양성균까지 공격할수 있는 것을 확인한 것”고 설명했다.

 

연구진은 그람양성균에 대한 생물막 분해 효과를 검증하면서 감염 치료에 있어 벨로의 활용 범위가 넓어질 것으로 기대한다. 그람음성균에 대해서는 벨로 자체로 대응하고, 그람양성균에 대해서는 벨로로 생물막을 제거한 뒤 항생제 등을 활용해 치료 효과를 높이는 것이다.
 

미첼 교수 “박테리아의 생물막은 인체 내 감염뿐만 아니라 물이 흐르는 관이나 수조 등 일상생활에서도 다양하게 발견할 수 있다”며 “세균 전반에 사용가능한 벨로의 미생물막 분해 효과를 이용하면 친환경적으로 생물막을 제거할 수 있어 향후 활용 분야가 많을 것”이라고 전망했다.


이번 연구는 ‘국제미생물생태학저널(ISME Journal)’에 온라인판에 지난 5월 31일자로 게재됐다.


  • 김진호 기자 twok@donga.com



우리 몸에 해로운 병원균을 잡아먹어 '살아있는 항생제'로 주목받는 벨로를 활용한 만성질환 치료 가능성이 제시됐다.

UNIST(총장 정무영)는 로버트 미첼(Robert J. Mitchell) 생명과학부 교수팀포식성 박테리아 벨로(BALO, Bdellovibrio And Like Organism)가 그람양성균의 생물막을 제거하고 이를 영양분으로 삼는다는 점을 규명했다고 5일 밝혔다.

벨로는 그람음성균을 잡아먹고 살아가는 착한 박테리아이다. 하지만 벨로는 그람양성균은 잡아먹을 수 없다는 한계가 있었다.

이에 로버트 미첼 교수팀은 그람양성균과 벨로의 상호작용에 대한 연구를 시작했다.

연구진은 대표적 그람양성균인 포도상구균을 이용해 실험을 진행한 결과, 포식성 박테리아 '델로비브리오 박테리오보루스 HD100(Bdellovibrio Bacteriovorus HD100)'가 단백질 분해효소를 통해 포도상구균이 형성한 생물막을 분해하고 이를 영양분으로 삼는다는 것을 발견했다. 이렇게 영양분을 확보한 벨로는 전보다 활발하게 그람음성균을 잡아먹는 것으로 나타났다.

우리 몸에 상처가 생기거나 감염이 진행될 때, 세균들은 집단을 이뤄 생물막을 형성한다. 단백질, 지질 등으로 구성된 생물막은 항생제 내성을 높이고 약효를 막아 만성질환의 원인이 된다. 따라서 감염질환의 효과적인 치료를 위해서는 생물막을 제거할 필요성이 있다. 

연구진은 그람양성균에 대한 생물막 분해 효과를 검증하면서 감염치료에 벨로의 활용가치가 커질 것으로 기대하고 있다.

그람음성균은 벨로 자체로 대응하고, 그람양성균은 벨로를 통해 생물막을 제거한 뒤 항생제 등을 활용해 치료 효과를 높일 수 있다는 것이다. 

제1저자인 임한솔 UNIST 박사"생물막을 분해하면 항생제나 약제 효과를 높일 수 있기 때문에 감염질환 치료에 도움이 된다"라며 "지금까지 벨로는 그람음성균을 잡아먹는 과정에서 이들의 생물막을 자연스레 제거할 수 있다고 알려져 있었는데, 이번 연구를 통해 그람양성균의 생물막도 제거할 수 있다는 사실을 알아냈다"고 설명했다. 

로버트 미첼 생명과학부 교수 "박테리아의 생물막은 인체 내 감염뿐만 아니라 물이 흐르는 관이나 수조 등 일상생활에서 다양하게 발견할 수 있다"며 "벨로의 미생물막 분해 효과를 이용하면 친환경적으로 생물막을 제거할 수 있기 때문에 향후 활용할 분야가 많을 것"이라고 전망했다. 

이번 연구는 '국제미생물생태학저널(ISME Journal)' 온라인판에 지난 5월 31일자에 게재됐다.
벨로(왼쪽)과 벨로가 그람음성균을 공격하는 모습(오른쪽).<사진=UNIST 제공 >
벨로(왼쪽)과 벨로가 그람음성균을 공격하는 모습(오른쪽).<사진=UNIST 제공>