윤상선 교수팀, '장내 세균-미생물 유전자 연관성' 규명
세계 최고 권위 네이처 온라인 '네이처 커뮤니케이션'에 게재
그림 공생세균 균총 변화가 콜레라균 감염에 미치는 영향
|
| 항생제 처리 후, 증식된 B형 대장균(보라색 세균으로 표현됨)이 장내의 활성 산소 농도를 감소시켜, 콜레라균의 정착과 증식에 유리한 환경을 만들게 된다. atEc= atypical E. coli, B형 대장균= V. cholerae : 콜레라균 |
[보건타임즈] 대개 광범위의 항생제를 지속적으로 복용하다간 병원성 세균 감염에 우리 몸의 저항성이 약화된다.
주요원인이 장내에 존재하는 마이크로바이움(腸內 微生物)의 변화에 의한 것이란 논문(☞ http://www.bktimes.net/data/board_notice/1464142279-48.pdf)이 발표돼 눈길을 끈다.
이 연구결과는 특정 유전자의 움직임을 자세히 살펴 병원체와 상호 작용을 규명해냈다는 점에서 중요한 의미를 갖는다.
이를 활용하면 향후 인체 장내 세균 감염 시, 저항력을 감소시키는 원인 미생물과 유전자를 찾아내 장내에서 발병하는 질환의 새로운 바이오마커로 활용될 전망이다.
바이오마커는 일반적으로 단백질이나 DNA, RNA(리복핵산), 대사물질 등을 이용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표를 의미한다.
다양한 과학적 분야에 활용되며 치료를 위한 약리학 과정을 측정하거나 평가에도 사용된다.
연세대의과대학 미생물학교실 윤상선 교수(사진)팀은 이를 확인하기 위해 암피실린, 반코마이신, 스트렙토마이신, 클린다마이신 등의 광범위 항생제로 처리한 실험용 쥐(마우스)를 연구대상으로 활용했다.
먼저 연구팀은 광범위 항생제를 지속적으로 복용한 쥐가 대표적 병원성세균 중 하나 콜레라균에 의한 감염에 매우 취약하다는 점을 착안, ‘장내 공생세균-숙주(실험용 쥐)의 상호작용 때문’이라는 가설을 설정했다.
연구팀은 실험용 쥐 장내에 있는 공생세균 균총의 다양성은 감소되는 반면 특정 미생물 군집이 특이하게 증가한 사실을 확인했다.(그림 1 참조)
장내 공생미생물 균총이란 장내에 공생하는 미생물들의 총합을 말한다.
체내엔 인체를 구성하는 세포수를 모두 합친 것보다 10배 정도 많은 수의 미생물이 존재하며 500~1000종의 서로 다른 공생미생물이 균총을 이루는 것으로 알려져 있다.
연구팀에 따르면 실험용 쥐의 장내 공생세균 균총을 분석한 결과, 특이 유전 형질을 가진 대장균이 폭발적으로 증가한 것으로 나타났다.
새로이 발견된 증폭 대장균은 지금까지 알려진 일반대장균과는 다른 특징을 보였다는 게 연구팀의 설명이다.
유전체(genome) 분석 결과 새로 증폭된 대장균은 기존 것보다 더 많은 유전자를 지니고 있다는 사실을 확인했다.
가장 큰 차이점은 새로운 증폭 대장균이 다른 종의 세균으로부터 유입된 것으로 예측되는 카탈라아제(catalase) 유전자를 하나 더 가지고 있었다는 것이며 활성산소(reactive oxygen species, ROS)에 매우 높은 저항성을 보였다.
연구팀은 새로운 카탈라아제 유전자가 기존 대장균이 지닌 KatE 유전자와 상동성이 있는 것으로 드러나 eKatE(extra KatE)라는 이름을 붙였다.
계속 된 실험에서 eKatE 유전자를 결핍시킨 증폭 대장균은 활성산소에 대한 저항성을 잃었다. 반면 eKatE 유전자가 발현하도록 재조합시킨 기존 대장균은 활성산소에 매우 높은 저항성을 보였다.
연구팀은 명확한 인과관계를 규명하기 위해 세균 이식(transplantation) 실험에 들어갔다.
완전하게 공생세균 형성이 이뤄지지 않은 갓 태어난 실험용 쥐에 증폭 대장균을 이식했을 경우 콜레라 감염이 심각하게 진행됐다. 한 단계 더 나아가 같은 조건의 실험용 쥐에 eKatE 유전자가 결핍된 증폭 대장균을 이식했을 땐 콜레라균의 감염이 증가되지 않음을 발견해냈다.
이에 윤 교수는 "항생제에 반응하는 장내 미생물 분석을 통해 장내 공생미생물의 변화를 관찰한 결과 특정 유전자가 장내 환경을 변화시키면서 감염성 세균 증식을 유도한다는 사실을 확인했다"면서 "항생제 복용 후 발생하는 장내 감염성 질환의 진단과 치료에 도움이 될 것"이라고 말했다.
연구팀은 이 특정 유전자를 규명함으로써 항생제에 의해 발생하는 장 질환의 치료법 모색에 이 연구결과가 중요한 자료로 사용할 수 있다면서 이러한 특정 유전자들의 추가 탐색이 이뤄지면 장내 질환에 대한 진단과 치료용 바이오마커로 제시, 치료 목표 수립에 큰 도움이 될 것으로 내다봤다.
이 연구 결과는 A single gene of a commensal microbe affects host susceptibility to enteric infection (숙주의 감염 저항성에 영향을 미치는 공생미생물 유래 단일 유전자의 동정 및 기능 분석)이란 제목의 논문으로 세계 최고 권위의 과학 전문지 '네이처'의 온라인 자매지 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)(인용지수 11.47)' 5월 13일자에 게재됐다.
기사최종편집일: 2024-04-24 14:53:52
다음기사 : 
