[KOSEN 동향] 새로운 항생제를 위한 표적이 될 수 있는 세균 갑옷

새로운 항생제를 위한 표적이 될 수 있는 세균 갑옷

Bacterial armor could be a new target for antibiotics


일부 세균 세포벽 둘레의 수축 포장(shrink wrap)이라고 생각되었던 얇은 막이 생존을 위해서 중요한 구조적 특징을 가지는 것이 밝혀졌다. 그 막을 파괴하는 약물이 감염을 치료하는데 새로운 접근법이 될 수 있을 것이다.


한 세기에 걸쳐서 과학자들은 식중독을 일으킬 수 있는 세균 중 하나인 대장균을 감염과 싸우는 하나의 모형으로 연구해왔다. 그러한 연구로 인해 세균의 보호성 세포벽을 투과해서 그것을 죽이는 다양한 항생제가 개발되었다.


최신 연구가 대장균이 지켜온 방어에 대한 큰 비밀을 밝혔다. 연구자들이 대장균의 튼튼한 세포벽에 붙은 얇은 외막의 놀라운 물리적 강도를 연구했다.


과학자들은 오랫동안 많은 세포가 외부 막을 가진다는 것을 알고 있었다. 지금까지는 그것을 단순히 항생제가 세포 안으로 들어가기 더 어렵게 하는 한 층의 수축 포장으로 생각해왔다. 그러나 최신 연구는 그 외막이 물리적으로 세포를 보호하고 새로운 종류의 항생제의 좋은 표적이 될 수 있다고 제시했다.


연구자들은 그 외막이 실제로 세포벽보다 더 강한 갑옷의 역할을 한다는 것을 알아냈다. 그 발견은 대장균처럼 외막을 가지는 전체 세균의 거의 절반에 대한 새로운 감염-퇴치 전략을 제시한다. 세균의 외막을 공격한다면, 다른 방식으로 세포를 파괴하는 항생제 치료를 통해 감염성 세균이 사전에 약화될 것이다.


모든 세균은 세포의 내부 작용을 둘러싸서 보호하는 세포벽을 가진다. 수십 년 전에 과학자들은 대장균과 많은 다른 세균이 세포벽을 둘러싸는 외막이라고 불리는 추가적인 막을 가지는 것을 발견했다.


이후 외막은 그람 염색(gram stain)이라고 불리는 흔한 염색 기법에 반응하는지 또는 반응하지 않는지를 기준으로 세균을 분류하는 방법으로 이용되어왔다. 외막을 가지고 있고 화학적 염색에 반응하지 않는 세균은 그람-음성균이라고 불린다. 외막이 없이 세포벽을 가지고 염색에 반응하는 세균은 그람-양성균으로 분류된다.


둘 다 병을 옮길 수 있고 그런 경우 외막의 존재는 그것들이 항생제에 얼마나 반응할 것인지를 결정하는 것을 도울 수 있다. 외막을 가진 그람-음성균이 항생제에 내성을 더 가지는 경향이 있다.


과학자들은 외막이 화학적 방패라는 것을 알았다. 그러나 최근 연구자들은 세균의 외막이 이전에 생각했던 것보다 더 중요하다는 실마리를 얻었다. 한 연구에서 대장균의 세포벽을 제거하고 외막을 남겼는데 놀랍게도 세균이 오이 모양을 잃고 물방울처럼 되었다. 이 방울들 대부분은 살아남아서 복제하고 궁극적으로 새로운 오이 모양의 대장균을 재생시켰다. 이 연구는 외막이 중요한 구조적 보호 역할을 한다는 실마리를 주었다.


뒤따른 연구에서 세균 안의 압력을 갑자기 떨어뜨렸을 때 예측한 대로 세포벽이 크게 줄어들지 않았다. 대신 외막이 대장균의 오이 모양을 거의 완전하게 유지할 수 있을 만큼 강하다는 것을 알아냈다.


압력을 지속적으로 높이거나 낮춘 다른 실험에서 대장균 세포는 별로 영향을 받지 않았다. 그러나 외막을 약화시키자 세균이 빠르게 죽었다. 강한 외막의 존재가 세포의 생존과 죽음의 차이를 만들었다.


외막을 강하게 만들어주는 몇 가지 구성 성분들이 확인됐다. 이 얇은 막을 불안정하게 만드는 약물들이 감염성 세균을 파괴하는 것을 도울 수 있을 것이다. 그 발견은 기계생물학(mechanobiology)이라고 불리는 새로운 영역의 일부이다.


관련연구자: KC Huang

관련기관: Stanford University

본문키워드(한글): 항생제, 세균, 세포벽, 외막, 그람-음성균, 기계생물학, 수축 포장, 대장균

본문키워드(영문): antibiotics, bacteria, cell walls, outer membranes, gram-negative bacteria, mechanobiology, shrink wrap, E. Coli

국가: 미국

원문출판일: 2018-07-18

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180718131145.htm