항생제 남용 등으로 인해 항생제 내성균이 증가하고 있다. 항생제 내성을 갖는 대표적인 방식은 항생제 내성 유전자를 획득해 항생제를 무용지물로 만드는 것이다. 내성 유전자는 보통 항생제를 생산하는 곰팡이나 악티노박테리아에서 발견된다. 내성 유전자를 인체 감염균이 획득하면 항생제 내성을 갖게 된다. 이러한 사실은 게놈 정보 등을 통해 이미 알려져 있다. 그러나 어떤 방식으로 항생제 내성 유전자들이 인체 감염균에 전달되는지는 밝혀지지 않았다.
이상엽 KAIST 생명화학공학과 교수와 덴마크 공대(DTU) 노보 노르디스크 바이오지속가능센터 공동 연구팀이 박테리아 병원균이 항생제에 대한 내성을 획득하는 작동 원리를 밝혔다고 19일 발표했다.
이상엽 교수와 덴마크 공대 공동 연구팀은 항생제 내성 유전자가 직접적으로 인체 감염균에 전달되는 것이 아니라 연구팀이 캐리백(carry-back)이라고 이름 지은 복잡한 과정을 통해 이뤄지는 것을 규명했다.
그람 음성 병원균들은 방선균인 악티노박테리아와의 접합을 통해서 일부 DNA를 주입한다. 이렇게 주입된 DNA는 악티노박테리아의 항생제 내성 유전자 부위와 결합한다. 악티노박테리아가 죽으면, 이 내성 유전자는 세포 밖으로 나오게 되는데, 그람음성 병원균는 본래 병원균의 DNA와 결합된 이 내성 유전자를 흡수하게 된다.
연구팀은 생물정보학적 분석과 실제 실험을 통해 이를 증명했다.
이상엽 교수는 “이번 연구결과는 인체 감염 유해균들이 항생제 내성을 획득하는 방식 중 한 가지를 제시한 것”이라고 말했다.
노보 노르디스크 재단과 미래창조과학부 원천기술과(바이오리파이너리를 위한 시스템대사공학 연구사업)의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 7일자 온라인 판에 게재됐다.
/문병도기자 do@sedaily.com
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