성균관대학교는 조홍백 생명과학과 교수와 전정민 가톨릭대 생명공학과 교수 공동 연구팀이 대표적인 슈퍼박테리아인 '녹농균'의 새로운 항생제 내성 기전을 규명해 다제내성균 감염병 치료제 개발의 중요한 단서를 제시했다고 10일 밝혔다.
병원성 세균의 항생제 내성은 전 세계적으로 중요한 보건학적 위협으로 대두되고 있다. 여러 항생제에도 살아남는 다제내성균은 치료가 매우 어려워 '슈퍼박테리아'로 불리며, 의료 현장의 큰 위협으로 꼽힌다. 그중 녹농균은 병원 내 감염, 폐렴, 패혈증 등을 유발하는 대표적인 다제내성균이다.
녹농균은 세포를 둘러싼 외막이 항생제의 침투를 막아 강한 방어력을 갖는다. 또한 숙주를 감염시키기 위해 세포 표면에 'Type IV pilus'라는 실 모양의 구조를 형성하는데, 이는 숙주 세포에 부착하는 데 중요한 역할을 한다. 연구팀은 이 구조가 세포 밖으로 뻗어 나가기 위해 필요한 단백질 통로가 완전히 형성되기 전 단계에서는 항생제가 세포 내부로 들어올 수 있다는 점에 주목했다.
학계에서는 녹농균이 감염에 필요한 통로를 유지하면서도 어떻게 항생제의 유입을 막는지 명확히 밝혀내지 못했다. 이번 연구에서 공동 연구팀은 'SlkA'와 'SlkB'라는 단백질이 해당 통로 내부에 결합해 마개(plug) 역할을 하며 항생제의 유입을 차단한다는 사실을 발견했다. 또한 초저온 전자현미경(Cryo-EM)을 활용해 이 단백질들이 통로 내부에 결합한 3차원 구조를 고해상도로 관찰하는 데 성공했다.
기존에는 통로 자체가 항생제 유입을 막을 것으로 추정됐지만, 이번 연구는 별도의 단백질이 통로를 막아 외막의 방어 기능을 보완한다는 새로운 메커니즘을 제시했다. 이는 녹농균이 감염에 필요한 구조를 유지하면서도 항생제에 대한 방어력을 확보하는 원리를 설명한 중요한 발견으로 평가된다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업 및 바이오·의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 성과는 국제학술지 Nature Communications에 5월 29일 온라인 게재됐다.
권미현 기자 mhkwon@etnews.com
