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2017년 10월 30일 월요일

박테리아에도 촉각이 있다.



(Sense of touch: Swimming bacteria can sense surfaces with the flagellum. Credit: University of Basel, Biozentrum)


 박테리아는 매우 작고 기본적인 생물체이지만, 동시에 매우 복잡한 유기체로 다양한 일을 해낼 수 있습니다. 여기에는 눈이나 코 없이도 목표가 되는 세포를 찾고 감염시키는 능력도 포함됩니다. 많은 연구를 통해서 박테리아가 목표가 되는 표면에 정확히 달라 붙는 기전에 대해서는 잘 알려져 있지만, 이들이 어떻게 주변 환경을 감지하는지는 아직 알려지지 않은 부분이 많습니다. 


 바젤 대학의 우르스 제날 교수(Prof. Urs Jenal, at the Biozentrum of the University of Basel)이 이끄는 연구팀은 작은 박테리아가 일종의 촉각 (sense of touch)을 가지고 있다는 사실을 발견했습니다. 박테리아가 주변의 화학 물질을 감지하는 능력에 대해서는 많은 연구가 진행되었지만, 기계적인 자극을 감지할 수 있다는 사실은 새롭게 밝혀지는 것입니다. 


 연구팀은 카울로박터(Caulobacter)라는 병원성이 없는 세균을 모델로 이를 연구했습니다. 다른 세균과 마찬가지로 이 세균도 긴 편모 (flagellum)을 이용해서 운동을 합니다. 편모는 세균의 운동기관으로 진핵세포의 편모와 달리 회전하는 모터라고 이야기 할 수 있습니다. 그런데 놀랍게도 이 모터가 기계적 힘을 감지하는 감각기관으로 작용합니다. 


 편모의 모터는 양성자 (proton)의 흐름에서 나오는 에너지를 동력원으로 삼는데, 만약 이 편모가 단단한 표면에 부딪혀 작동이 중단되면 양성자의 흐름이 방해를 받습니다. 그러면 박테리아는 단단한 표면에 닿은 것으로 여기고 adhesin처럼 목표 표면에 들러붙는 물질을 분비합니다. 이 물질은 일종의 열쇠로 정확히 맞는 물질과 닿으면 박테리아를 단단히 고정시키는 역할을 합니다. 예를 들어 호흡기 감염을 일으키는 박테리아라면 기관지 상피 세포 등이 그 목표라고 할 수 있습니다. 


 이번 연구는 눈도 귀도 코도 없는 박테리아가 어떻게 정확히 목표를 감지하고 침투하는지 이해하는 데 도움을 줄 것입니다. 그리고 그 과정을 이해하는 것은 세균 감염을 막는데 큰 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 물론 작은 박테리아가 이렇게 다양한 능력을 지녔다는 것 자체가 매우 흥미로운 연구 결과라고 하겠습니다. 


 참고 

 "Second messenger–mediated tactile response by a bacterial rotary motor," Science (2017). DOI: 10.1126/science.aan5353


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