(Balskus has not only identified a species of bacteria responsible for consuming the Parkinson's drug levodopa, she figured out how to stop the microbe's meal. Credit: Kris Snibbe/Harvard Staff Photographer; Harvard University)
우리 몸에는 수많은 장내 미생물의 살고 있습니다. 이 장내 미생물은 우리가 소화시키지 못하는 여러 영양소를 분해하고 외부 세균의 침입을 막아 인체를 건강하게 유지하는데 도움을 줍니다. 최근에는 이들이 건강에 미치는 영향이 매우 크다고 알려지면서 관련 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
하버드 대학의 마이니 레크달 (Maini Rekdal)와 그의 지도 교수인 에밀리 발스쿠스 교수 (Professor Emily Balskus)는 약물을 분해하는 장내 미생물에 대한 연구를 진행했습니다. 많은 장내 미생물이 약물 흡수에 영향을 주는데, 그중 일부는 장내 환경에서 약물을 대부분 분해할 수도 있습니다.
파킨슨병의 치료제인 레보도파 levodopa (L-dopa)는 경구로 투여할 경우 1-5%만이 목표 장기인 뇌에 도달합니다. 과학자들은 장내 미생물에 의한 대사가 그 이유라고 생각했지만, 정확한 기전은 밝히지 못했습니다. 연구팀은 최초로 장내 미생물에 의한 레보도파 분해과정을 규명했습니다.
원인은 레보도파와 유사한 구조를 지닌 아미노산인 티로신을 대사하는 미생물 가운데 레보도파도 대사할 수 있는 효소를 지닌 미생물이 있었던 것입니다. 우유나 오이 피클에 풍부한 Lactobacillus brevis 같은 유산균과 Enterococcus faecalis (E. faecalis) 같은 장내 상재균이 그 원인이었습니다. E. faecalis는 PLP-dependent tyrosine decarboxylase (TyrDC)라는 효소를 통해 끊임없이 레보도파를 도파민으로 바꾸고 있습니다.
흥미로운 사실은 이것이 끝이 아니라는 점입니다. 또 다른 미생물이 도파민을 meta-tyramine로 바꾸고 있었습니다. 이 물질은 레보도파의 부작용과 연관이 있습니다. 이런 장내 미생물의 약물 대사는 사람에 따라 약물 흡수 정도가 다른 이유 중 하나입니다. 과학자들은 이 과정을 더 상세히 연구해 효과적으로 흡수되고 부작용은 적은 약물을 개발할 수 있을 것입니다.
참고
V. Maini Rekdal el al., "Discovery and inhibition of an interspecies gut bacterial pathway for Levodopa metabolism," Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aau6323
"Gut microbes metabolize Parkinson's disease drug," Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aax8937
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