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생물막 형성을 막는 식물 유래 물질


 

(Microscopy images of bacteria strains, one, top, producing fimbriae as normal and one with high level of MEcPP unable to produce the fimbriae. Credit: Jingzhe Guo/UCR)

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생물막 (biofilm)은 세균과 세균이 분비한 물질로 이뤄진 슬라임 같은 막으로 우리 일상 생활에서는 치태 (플라그)가 대표적 사례입니다. 생물막은 세균에게 든든한 보호막이 되어 주는데, 반대로 말하면 병원균이 만드는 생물막은 인간 입장에서 골치 아픈 장애물입니다. 특히 인체에 삽입하는 카테터나 장치 표면에 생기는 생물막은 생명을 위협하는 감염원이 될 수 있습니다.

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따라서 과학자들은 생물막 형성을 억제할 수 있는 방법을 개발하기 위해 많은 연구를 진행해 왔습니다. 캘리포니아 대학 리버사이드 캠퍼스의 카타운 데헤쉬 교수 (Katayoon Dehesh, distinguished professor of molecular biochemistry at UCR)가 이끄는 연구팀은 식물 유래 분자에서 그 해답을 찾았습니다.

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MEcPP는 본래 식물이 스트레스를 받는 상황에서 나우는 물질로 식물 세포를 보호하는 역할을 합니다. 그런데 놀랍게도 이 물질이 대장균의 생물막 형성을 방해했습니다. 대장균이 보통 식물에 기생하지 않는다는 사실을 생각하면 의외의 결과입니다.

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MEcPP의 작용기전은 세균의 선모 (fimbriae) 생성을 방해하는데 있습니다. 세균 표면에 있는 털 같은 섬유임 선모는 생물막이 형성의 첫 과정인 표면에 달라붙기에 중요한 장치이기 때문에 이를 억제하면 생물막 형성을 막을 수 있습니다. 연구팀은 대장균에 MEcPP를 뿌려 선모 생성이 차단되는 것을 확인했습니다.

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그 이유를 조사하기 위해 9000개에 달하는 유전자 변이를 조사한 결과 연구팀은 fimE라는 유전자가 선모 생성을 차단한다는 사실을 알아냈습니다. 그리고 MEcPP는 fimE를 활성화시키는 역할을 합니다.

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이번 연구가 바로 신약 개발로 이어지진 않겠지만, 앞으로 항생제 이외의 다른 방법으로 감염을 예방할 수 있는 새로운 약물 개발로 이어질 가능성이 있어 후속 연구가 주목됩니다.

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참고

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https://phys.org/news/2025-01-biofilm-busters-derived-molecule-bacteria.html

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Jingzhe Guo et al, An evolutionarily conserved metabolite inhibits biofilm formation in Escherichia coli K-12, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54501-w

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