대장균 컨트롤해 세균 병원성 제어에 활용한다

카이스트 연구팀, 관련 논문 발표

▲세균 생물막 형성과정의 모식도.[자료제공=카이스트]

[아시아경제 정종오 기자] 대장균의 생물막 형성을 제어할 수 있는 기술이 개발됐다. 이번 기술을 응용하면 진단 마커나 약물 타깃으로 삼아 세균의 병원성 제어에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

카이스트(KAIST, 총장 강성모) 화학과 이영훈 교수 연구팀이 작은 RNA(small RNA : sRNA)의 발현을 조절해 대장균의 생물막 형성을 제어할 수 있는 기술을 내놓았다. 세균은 외부의 여러 환경으로부터 스스로를 보호하기 위해 다량체로 이뤄진 세포성분을 분비한다. 이 떼문에 고체 표면이나 살아있는 생물 조직에서 생물막(biofilm)이라는 3차원 구조물이 형성된다.

이 생물막은 제거가 어려울 뿐 아니라 세균의 생체 내 증식, 치석, 의료기기 오염, 수도관, 정수기 등에 분포해 각종 산업시설에서 광범위한 문제를 일으키고 있다. 생물막을 형성하고 있는 세균들은 항생제에 매우 높은 내성을 가질 수 있어 슈퍼박테리아의 항생제 내성의 주요 원인이기도 하다.

생물막 형성에 크게 관여하는 세균 내의 sRNA는 표적 메신저 RNA(mRNA) 또는 단백질과 상호작용해 세포대사를 조절하는 핵심 요소로 기능한다. 학자들은 생물막 형성의 원리를 규명하기 위해 이 sRNA를 연구해 왔다. 현재 대장균에서는 100여 종의 sRNA가 보고됐다. 연구팀은 이 중 99종을 분석해 각각의 대장균 sRNA를 발현할 수 있는 라이브러리를 구축했다. 이후 이를 통해 환경적 스트레스 대응과 밀접한 관련성을 가져 생물막 형성에 핵심이 되는 sRNA를 탐색했다.

연구팀은 생물막 형성에 관여하는 sRNA를 새롭게 발견했고 생물막 형성을 위한 생리적 변화(세포운동성, I형 핌브리아 형성, 컬리핌브리아 형성)를 일으키는 sRNA들을 분석하는 데 성공했다. 이 분석 방식은 기존의 유전체적 분석을 통한 sRNA 작용 원리 규명 연구에 비해 신속하고 효율적으로 작용 원리를 규명할 수 있다는 장점을 갖는다.

이번 연구를 통해 생물막 형성과정에 관여하는 신호 전달체계를 이해하는 후속 연구 뿐 아니라 sRNA를 진단 마커나 약물 타겟으로 삼아 세균의 병원성 제어에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 이 교수는 "세균의 생물막 형성과 분해를 원하는 방향으로 제어할 수 있게 됐다"며 "앞으로 99종의 sRNA 각각에 대한 돌연변이 균주도 확보해 함께 활용할 예정"이라고 말했다.

KAIST 화학과 박근우, 이정민 박사가 공동 1저자로 참여했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr