아주대, 항생제 내성균 제어 新유전자 표적 규명

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구진이 항생제 내성균을 제어할 새 유전자 표적을 규명하는데 성공했다.

사진 제공=아주대

아주대는 이창한(사진) 생명과학과 교수팀이 베타락탐(β-lactam) 항생제 내성균을 제어할 새로운 유전자 표적을 규명해냈다고 19일 밝혔다.

항생제는 세균 감염에 의한 질병을 치료하기 위해 널리 사용되는 약물이다. 특히 페니실린 같은 베타락탐(β-lactam) 계열의 항생제는 세균의 세포벽 합성을 저해하기에 다양한 감염 질환 치료에 널리 사용되고 있다. 그러나 베타락탐 분해효소(β-lactamase)를 획득한 내성균 확산으로 인해 항생제의 치료 효과가 급격히 감소하는 문제가 있었다.

특히 베타락탐 분해효소 유전자는 수평적 유전자 이동을 통해 빠르게 확산하는 특징을 갖고 있다. 이는 여러 종류의 항생제 계열에 내성을 갖게 되는 다제내성균 발생 원인 중 하나로 지목되고 있다.

이로 인한 항생제 내성은 세계적으로 △질병 치료 실패 △사망률 증가 △의료비 부담 가중 등 심각한 문제를 초래하고 있다. 세계보건기구(WHO) 역시 인류 보건에 대한 주요 위협 중 하나로 항생제 내성 문제를 경고해왔다.

연구팀은 항생제 내성균의 규명과 제어를 위해 TEM-1 베타락탐 분해효소를 발현하는 대장균(Escherichia coli) 균주를 모델로 삼아 연구를 진행했다. 전장 유전체 수준의 돌연변이 분석 기법을 적용, 베타락탐 내성에 관여하는 유전자를 체계적으로 탐색한 것이다.

그 결과 기존에 알려진 내성 관련 유전자 외에도 gshA, phoPQ, ypfN, skp 등 새로운 유전자들이 베타락탐 내성 조절에 중요한 역할을 한다는 사실을 새롭게 규명할 수 있었다. 특히 이들 유전자의 베타락탐 내성 관련 기능은 대장균에 국한하지 않고 녹농균·살모넬라균 등 주요 병원성 세균에도 보존된다는 사실을 확인했다.

아주대는 이번 연구에 대해 “항생제 내성균의 생존 메커니즘을 분자 수준에서 정밀하게 이해하고, 이를 기반으로 새로운 치료 표적을 제시했다는 점에서 큰 의미를 가진다”며 “그동안 질병 치료 효과를 저해하는 주요 원인으로 꼽혀온 항생제 내성 문제 해결에 중요한 역할을 할 수 있을 전망”이라고 설명했다.

이번 연구는 대학기초연구소(G-LAMP)사업 등 정부 지원을 받아 수행했다. 아주대 이창한 교수(생명과학과)가 교신저자로, 김현희 연구교수(기초과학연구소)가 제1저자로, 석사과정 정정윤 학생(생명과학과)이 공동저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 저명 학술지(Emerging Microbes & Infections) 온라인판에 게재됐다.

이창한 교수는 “이번 연구에서 발굴한 유전자들은 베타락탐 분해효소를 보유한 다제내성균을 효과적으로 제어하기 위한 신약 개발에 중요 기반이 될 것”이라며 “특히 세포막과 세포막 단백질의 안정성 유지 메커니즘을 표적으로 삼는 새로운 신약 개발 전략 수립에 기여할 수 있을 것”이라고 기대했다.