독소단백질 PemK와 항독소단백질 PemI의 결합 모드(서울대 약학대학 이봉진 교수 제공) © 뉴스1

국내 연구진이 패혈증을 일으키는 포도상구균 등 병원균들이 스스로 자멸하게 유도할 수 있는 원리를 밝혀냈다.

내성 슈퍼박테리아를 퇴치할 수 있는 원리 규명에 성공함으로써 신개념 항생제 설계의 토대가 될 것으로 기대된다.

10일 한국연구재단에 따르면 서울대 이봉진 교수 등 공동 연구팀이 새로운 독소-항독소 단백질의 삼차원 구조를 규명 및 해석했다.

2020년 세계보건기구(WHO) 보고에 따르면 대부분의 신규 항생제들은 슈퍼박테리아에 취약하다.

또, 새로 개발된 항생제들은 세균의 중요한 분류방법인 그람염색법에 음성인 결과를 보이는 그람음성 병원균을 주 대상으로 제조됐다.

따라서, 패혈증을 일으키는 항생제 내성 포도상구균이나 다제 항생제 내성 결핵균에 대한 신규 항생제의 개발이 시급한 실정이다.

이에 연구팀은 그람 양성균인 포도상구균 유래의 독소단백질인 PemK와 독소-항독소 결합체 단백질인 PemIK의 삼차원 구조를 X선-결정학법을 이용해 해석해 냈다.
  
X선 회절을 이용해 단백질 원자 배열을 분석하는 과정에서 항독소단백질 PemI가 독소단백질 PemK의 일부 구조를 모방하는 독특한 작용을 이용해 상호 결합함을 관찰했다.

나아가 생물리학 분석을 시행해 독소단백질의 활성화 부위를 확인했다.

그 결과 활성 유지를 통해 병원균의 전령알엔에이(mRNA, 단백질을 합성하는 유전정보가 담긴 핵산류)를 분해하는 것을 규명했다.

연구팀은 이처럼 두 단백질의 강제적인 결합 방해를 통해 독소단백질 PemK가 지속적인 독소 활성능을 나타내게 함으로서 포도상구균, 폐렴막대균, 탄저균, 결핵균을 사멸시킬 수 있음을 실험적으로 확인했다.

이봉진 교수는 “슈퍼박테리아 중 빠른 대처가 필요한 메티실린 내성 황색포도상구균 뿐만 아니라 폐렴막대균, 탄저균, 결핵균에 대처할 수 있는 약물 설계의 실마리가 될 것”이라고 밝혔다.

연구팀은 전 세계에서 5개국만 보유하고 있는 포항 4세대 방사광가속기를 활용해 실온 상태의 약물 결합 단백질 연구와 항생제 개발을 병행할 계획이다.

한편, 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘뉴클레익 액시드 리서치’에 10일 게재됐다.