일반 세균이 인체내에서 각종 병균으로 진화해가는 진화 메커니즘이 밝혀져 학계의 주목을 받고 있다.
김희남 교수특히 이러한 메커니즘은 슈퍼박테리아에 대한 백신 및 신약개발에 큰 단초가 된다는 점에서 제약업계에도 큰 영향을 끼칠 것으로 전망된다.
고려대 의과대학원 의학과 김희남 교수팀은 최근 세균이 인간의 몸속으로 들어와 각종 병균으로 바뀌는 진화 메커니즘을 세계 최초로 규명했다고 27일 밝혔다.
김 교수팀은 두 종의 버크홀데리아 세균의 유전체들을 각각 10개씩 상호 비교, 분석해 전체 게놈상에서 아이에스 엘리먼트들이 대량 증식되는 기계적인 과정들을 알아냈다.
이 과정에서 각종 병균 등 세균의 변형이 쉽게 일어날 수 있는 중간단계를 거친 후 게놈의 축소가 효율적으로 진행되는 과정을 자세히 밝혀낸 것.
또한 단계별로 게놈 축소과정들이 정교하게 이뤄지며 원래 유전자들의 특성이 최대한 유지하게 한다는 점도 발견했다.
다양한 환경에 살던 일반 세균들이 인간을 비롯한 포유동물의 체내로 들어와 병원균이나 공생균으로 진화할 경우 필연적으로 게놈(genome) 축소화 과정을 거치게 된다.
그동안의 연구자들은 일반 세균이 사람과 같은 숙주 내에서 진화할 때 게놈 상에 작은 DNA 조각들인 아이에스 엘리먼트 (IS element)들이 급격히 늘어나는 경우를 종종 발견하였을 뿐 이 현상과 게놈의 축소화 과정이 얼마만큼 관련돼 있는지는 알지 못했다.
또한 실제로 게놈 축소화 과정이 어떻게 이루어지는지에 대한 것도 정확히 설명하지는 못하고 있었다.
하지만 김 교수팀이 이러한 게놈 축소화 과정에 대한 메커니즘을 밝혀내면서 아이에스 엘리먼트와 게놈과의 관계는 물론, 축소화가 이뤄지는 모든 과정들을 이론적으로 설명할 수 있게 됐다.
특히 이번 연구는 최근 학계의 이슈로 떠오르고 있는 슈퍼 박테리아 및 변종 박테리아가 생겨나는 과정을 규명할 수 있는 단초가 된다는 점에서 주목받고 있다.
이는 곧 슈퍼 박테리아나 변종 박테리아에 대한 치료제 등 신약개발은 물론, 백신을 만드는데 큰 이론적 바탕이 되기 때문이다.
김희남 교수는 "세균들은 환경의 변화에 빠르게 적응해가는 특성을 지니고 있어 이러한 메커니즘을 밝혀내는 것이 어려웠다"며 "병균들과 공생 세균들의 발생 및 진화 과정을 이해할 수 있는 메커니즘에 나왔다는 점에서 관련 백신과 신약 개발에 크게 기여할 것"이라고 말했다.
오태광 미생물유전체 활용기술 개발사업단장은 "공생 미생물의 유전체는 인간 유전체의 연장으로 이해될 정도로 백신 및 신약개발을 위해 필수적인 연구대상"이라며 "미생물들이 몸에서 세균으로 진화하는 과정을 밝힌 이번 원천기반 연구가 실용화로 연결된다면 의약분야 뿐 아니라 기능성 식품 분야 등에서도 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다"고 연구의 의의를 평가했다.
한편, 이번 연구결과는 그 학문적 성과를 인정받아 미국 생물학계 최고 권위지인 '플로스 병원체 (PLoS Pathogens)' 27일자에 게재됐다.
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