국립암센터(원장 양한광) 생명정보연구과 장석원(좌) 연구원은 서울대학교 은형종 박사, 아주대학교 이봉진(우) 교수 연구팀과 공동으로, 식중독을 일으키는 살모넬라균이 항생제에 살아남는 비밀을 밝혀냈다. 이번 연구는 앞으로 항생제 내성균 문제 해결과 항암제 내성 연구에도 활용될 수 있어 주목된다.

  연구팀은 X선 결정학법을 이용해 살모넬라균 속 독소-항독소 단백질 복합체(ResTA)의 3차원 구조를 분석했다. 그 결과, ResT 독소 단백질이 항생제에 노출될 때 균이 살아남는 ‘지속성 균주’ 형성에 핵심 역할을 한다는 사실을 확인했다.

또한 ResT 단백질이 과활성화된 균을 분석한 결과, 세포 안의 ATP(세포 에너지를 저장하고 전달하는 물질)가 축적되면서 균이 항생제를 견디고 살아남는 것으로 나타났다. 이 발견을 통해, 연구팀은 지속성 균주를 억제하고 재감염을 막는 차세대 항생 전략의 기초를 마련했다.

지속성 균주는 유전자 변이가 없어도 항생제를 견디는 세균으로, 치료 후에도 살아남아 재감염을 일으키거나 내성균으로 바뀔 수 있어 항생제 내성의 중요한 원인으로 꼽힌다. 특히 살모넬라균은 영양 결핍, 산화 스트레스, 대식세포 내부 환경 등 다양한 조건에서도 지속성 균주를 쉽게 형성한다.

장석원 연구원은 “이번 연구는 ResT 독소 단백질이 세포 안 에너지를 쌓아 균이 살아남도록 돕는 메커니즘을 밝혀낸 성과”라며, “이 연구 결과는 항암제 내성 연구와 신약 개발에도 활용될 수 있어 앞으로 큰 의미가 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 약학 분야 최고 국제학술지 『Drug Resistance Updates』(IF 15.8) 온라인판에 게재됐다.

<용어설명>

○ X선-결정학법 : X선 회절을 이용하여 단백질 원자 배열을 분석하는 방법

○ ResT(독소 단백질): 세균의 생장을 억제하거나 세포 내 기능을 방해하는 역할

○ ResA(항독소 단백질): ResT의 독성을 막아 세균이 정상적으로 살아가게 돕는 역할을 하는 한 쌍의 단백질 시스템

○ 유전자 발현(전사체) 분석 (Transcriptome Analysis): 세포는 환경 변화나 자극에 반응하여 특정 유전자들을 선택적으로 활성화하거나 억제하며, 이러한 유전자 발현 패턴의 변화가 세포의 기능과 운명을 결정한다. 전사체 분석은 특정 조건에서 세포 내 모든 유전자의 발현 수준을 동시에 측정하고 비교하는 분석 방법으로, RNA 시퀀싱 등의 고처리량 기술을 활용한다. 즉, 세포가 어떤 유전자들을 얼마나 활발하게 사용하고 있는지를 전체적으로 파악하여 세포의 상태 변화와 생물학적 메커니즘을 이해할 수 있게 하는 분자생물학적 연구 방법이다.