한국연구재단 "국내연구진, 내성 슈퍼박테리아 퇴치 원리 밝혀"

서울대·포항가속기연·제주대·덕성여대 공동연구

독소단백질-항독소단백질 결합 방해가 핵심

신개념 항생제 개발 속도, 국제 학술지 논문게재

[대전=뉴시스] 독소단백질 PemK와 항독소단백질 PemI의 결합 모드. 독소단백질과 항독소단백질의 결합을 방해할 수 있는 약물을 넣어주면 PemK는 지속해 병원균 속에 있는 전령알엔에이(mRNA)를 분해, 결국 병원균은 사멸된다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 내성 슈퍼박테리아인 포도상구균을 비롯해 폐렴막대균, 탄저균, 결핵균 등의 자살 유도 기전을 밝혀내 새로운 항생제 개발에 속도가 붙게 됐다.

한국연구재단은 슈퍼박테리아 유래의 새로운 독소-항독소 단백질의 삼차원 구조를 규명해 독소 활성화를 통한 병원균 사멸 유도원리를 규명했다고 10일 밝혔다.

서울대학교 이봉진 교수, 포항가속기연구소 이상재 박사, 제주대학교 김도희 교수, 덕성여자대학교 강성민 교수팀의 공동연구로 얻은 이번 성과로 항생제 내성 슈퍼박테리아를 박멸할 수 있는 차세대 약물 설계의 실마리를 확보하게 됐다.

공동 연구팀은 항생제 내성균(슈퍼박테리아)인 포도상구균 유래의 독소단백질 'PemK'와 독소-항독소 결합체 단백질 'PemIK'의 3차원 구조를 포항방사광가속기를 활용, X선-결정학법으로 해석하는데 성공했다.

이 과정에서 항독소단백질(PemI)이 독소단백질(PemK)의 일부 구조를 흉내내며 독소단백질을 열림 구조로 유도, 독소단백질과 단단히 결합하는 상호작용을 관찰했다.

또 생물리학 분석방법으로 독소단백질의 활성화 부위를 확인하고 활성이 유지된 독소단백질이 병원균의 전령알엔에이(mRNA)를 분해하는 것을 확인했다.

이를 통해 공동연구팀은 독소와 항독소 두 단백질의 결합을 강제적으로 방해하면 독소단백질 PemK가 지속적인 독소 활성능력을 보여 포도상구균, 폐렴막대균, 탄저균, 결핵균을 사멸시킬 수 있음을 규명해 냈다.

독소단백질의 활성화는 병원균의 자살을 유도하기 때문에 독소단백질의 지속적인 활성화가 필요하다.

PemK와 PemI의 결합을 방해하는 물질을 설계할 수 있는 삼차원 구조정보가 이번 연구로 규명돼 병원균들이 스스로 자멸하게 유도할 수 있는 신개념 항생제 설계의 토대가 마련됐다.

연구팀은 향후 포항 4세대 방사광가속기를 활용해 실온 상태의 약물 결합 단백질 연구와 항생제 개발을 추진할 계획이다.    

연구재단과 과기부서 추진하는 기초연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 '뉴클레익 액시드 리서치(Nucleic Acids Research)'에 9일 게재됐다(논문명:Role of PemI in the Staphylococcus aureus PemIK toxin-antitoxin complex: PemI controls PemK by acting as a PemK loop mimic)

서울대 이봉진 교수는 "패혈증을 일으키는 항생제 내성 포도상구균이나 다제 항생제 내성 결핵균에 대한 신규 항생제의 개발이 시급한 실정"이라며 "이번 연구는 슈퍼박테리아 중 빠른 대처가 필요한 메티실린 내성 황색포도상구균, 폐렴막대균, 탄저균, 결핵균 등에 대처할 수 있는 신약물 설계의 실마리가 될 것"이라고 말했다.


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