(Kim Lewis, University Distinguished Professor of biology in the College of Science, and Yu Imai, a postdoctoral research associate at Lewis’ lab, discovered a new class of antibiotics that could help fight drug-resistant gram-negative bacteria. Credit: Matthew Modoono/Northeastern University)
노스웨스턴 대학의 연구팀이 선충의 장내에 공생하는 미생물에서 차세대 항생제 후보 물질을 찾아냈습니다. 노스웨스턴 대학의 킴 루이스 교수 (Kim Lewis, University Distinguished Professor of biology)가 이끄는 연구팀은 토양 선충류의 장내에서 포토라브두스 (Photorhabdus)라는 박테리아를 분리해 냈습니다. 이 박테리아는 다로박틴(darobactin) 라는 항생 물질을 분비하는데, 대장균이나 크렙시엘라 같은 그람 음성균을 효과적으로 제거할 수 있습니다.
흥미로운 사실은 이 물질이 작용하는 기전입니다. 포토라브두스는 작은 기생성 선충류의 장내에서 공생하는데 이들이 기생하는 숙주는 놀랍게도 애벌레입니다. 식물을 먹는 애벌레 장내로 들어간 선충은 포토라브두스를 배출하는데 이 세균은 다시 다로박틴을 분비해 애벌레의 장내 미생물을 파괴시켜 영양분을 얻습니다. 쉽게 말해 기생충과 그 장내 미생물이 서로 협력해 기생을 하는 것입니다.
다로박틴은 그람 음성 세균에 있는 BamA라는 물질을 목표로 합니다. BamA는 그람 음성 세균을 둘러싼 외막에 있는 출입구를 열고 닫는 기능을 하는 물질입니다. 외막은 항생제를 포함해 박테리아에 유해한 물질을 차단하는 중요한 보호막이지만, 그렇다고 해도 외부와 완전히 단절되면 박테리아도 살 수 없습니다. 당연히 물질이 통과하는 구멍이 있는데 다로박틴은 BamA와 결합해 이 구멍이 열리지 못하게 막습니다. 결국 박테리아는 죽을 수 밖에 없습니다.
그람 음성균은 매우 흔한 미생물로 사람의 장내에도 흔하며 수많은 기회 감염을 일으킵니다. 그리고 점점 항생제 내성이 심각한 문제가 되고 있습니다. 이번에 새로 발견한 다로박틴은 바로 약물로 투여할 순 없지만, 새로운 항생제 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대되고 있습니다. 그람 음성균 내성 문제는 의료 현장에서 심각한 문제로 이를 극복하기 위해서는 반드시 새로운 기전의 항생제 개발이 필요합니다. 이번에 발견된 BamA와 다로박틴이 이 문제에 대한 새로운 해결책이 되기를 기대합니다.
참고
Yu Imai et al. A new antibiotic selectively kills Gram-negative pathogens, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1791-1
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