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(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국과 덴마크 공동 연구진이 항생제를 무력화하는 내성 유전자 발생 원리를 확인했다.
항생제 내성 유전자가 전달되는 캐리백 현상 모식도
항생제 내성 유전자가 전달되는 캐리백 현상 모식도
악티노박테리아(Actinobacteria)에서 대표 그람음성 박테리아 분류인 프로테오박테리아(Proteobacteria)로 항생제 내성 유전자가 전달되는 '캐리백(carry-back)' 과정. 악티노박테리아와 프로테오박테리아는 각각 붉은색과 푸른색으로 표시했다. 점선은 플라스미드나 염색체 일부에 해당하는 DNA를 뜻한다. 2017.6.19 [KAIST 제공=연합뉴스]
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이상엽 교수와 덴마크 공대(DTU) 노보 노르디스크 바이오지속가능센터 공동 연구팀이 박테리아 병원균의 항생제 내성 획득 작동 원리를 연구했다고 19일 밝혔다.
항생제 남용에 따른 내성균 증가 추세는 인류 생존을 위협하는 문제로 인식되고 있다.
인체 감염균이 항생제 내성을 갖는 방식으로는 항생제를 분해하는 효소를 갖거나 다시 뱉어내는 등 다양하다.
그 중 대표적인 것이 내성 유전자를 얻어 항생제를 아예 무용지물로 만드는 형태다. 내성 유전자는 항생제를 생산하는 곰팡이나 악티노박테리아에서 주로 발견된다.
이는 해당 항생제를 만드는 곰팡이와 박테리아가 자기 자신을 스스로 항생제로부터 보호하고자 하기 때문이라고 학계에선 설명한다. 인체 감염균이 내성 유전자를 획득하면 항생제 내성을 갖게 된다는 뜻이다.
이러한 사실 자체는 게놈(유전정보)을 통해 이미 알려졌으나, 어떤 식으로 항생제 내성 유전자들이 인체 감염균에 전달되는지는 확인되지 않았다.
공동 연구팀은 다소 복잡한 과정을 통해 항생제 내성 유전자가 인체 감염균에 전달된다는 사실을 규명했다.
'캐리백(carry-back)'이라고 이름 지은 이 과정을 살펴보면 우선 박테리아 간 성교에 해당하는 접합(conjugation)으로 인체 감염균 유전물질(DNA) 일부가 방선균으로 들어간다. 이 과정에서 항생제 내성 유전자 주위에도 감염균 DNA가 들어가는 경우가 생긴다.
방선균이 죽어 세포가 깨지면 항생제 내성 유전자와 감염균 DNA 조각이 포함된 DNA도 함께 튀어나오게 된다.
이렇게 배출된 항생제 내성 유전자에는 인체 감염균 일부 DNA가 공존하고 있다.
이런 절차로 인체 감염균이 항생제 내성을 획득하게 된다고 연구팀은 설명했다.
KAIST 생명화학공학과 이상엽 특임교수 [KAIST 제공=연합뉴스]
이상엽 교수는 "생물정보학적 분석과 실제 실험을 통해 이를 증명했다"며 "병원 내·외부 감염과 예방 관리시스템, 항생제의 올바른 사용에 대해 다시 한 번 생각할 기회를 제공할 것으로 기대한다"고 말했다.
연구는 노보 노르디스크 재단과 미래창조과학부 원천기술과(바이오리파이너리를 위한 시스템대사공학 연구사업) 지원을 받아 수행했다.
결과 논문은 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 7일 자 온라인판에 실렸다.
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