새로운 항진균 타깃 발굴을 통한 항진균제 개발가능
지난 24일 네이처커뮤니케이션즈 게재
연세대학교 반용선 교수(생명공학과) 연구팀은 농림식품기술기획평가원(원장 오병석, 이하 ‘농기평’)의 농식품 R&D 과제 지원을 통해 ‘곰팡이 감염증 조절 탈인산화효소의 대량 발굴’에 성공하였다고 밝혔다.
탈인산화효소는 다양한 단백질의 번역 후 변형, 신호전달 등 많은 생체 기능을 조절하는 것으로 알려졌으며, 많은 연구에서 약물 타깃으로 이용되고 있는 인산화효소와 짝을 이루어 인산화기를 떼어내는 조절방식을 갖는 신호전달 인자이다. 세포의 생장과 스트레스 반응 등에 관여하는 주요 신호전달과정에 관여한다고 알려져 있음에도 불구하고 병원성 곰팡이에서의 게놈수준의 탈인산화효소 연구는 부족한 상황이다.
이에 농림축산식품부와 농기평은 포스트게놈 다부처 유전체사업을 통해 2018년부터 ‘농·식품 유용 미생물의 다중오믹스 기반 유용 유전자원 발굴 및 가치제고화 기술 개발’에 대한 연구를 지원했다.
이번 연구를 주관한 연세대학교 반용선 교수 연구팀은 “뇌수막염 유발 병원성 곰팡이인 크립토코쿠스 네오포만스(Cryptococcus neoformans)를 모델 시스템으로 활용하여 병원성 곰팡이 내의 탈인산화효소 유전자 114개를 게놈 수준에서 발굴하고, 이들에 대한 통합적 기능분석과 대용량 동물실험을 통하여 곰팡이성 뇌수막염을 일으키는데 중요한 탈인산화효소 31개를 대량 발굴하는데 성공했다.
연구팀은 “탈인산화효소는 최근 항진균 타깃으로 각광받는 인산화효소와는 반대로 인산화기를 제거하는 방식으로 단백질 작용을 조절하는데, 약 30퍼센트 정도의 단백질이 인산화/탈인산화에 의해 조절되는 것으로 알려져 있어, 역시 중요한 약물개발 타깃으로 인정받고 있다. 대표적인 탈인산화효소 저해제 중 하나인 FK506 (Tacrolimus)는 현재 임상적으로 가장 많이 사용하고 있는 면역억제제 중 하나다.”라고 이번 연구의 중요성을 설명했다.
연구팀은 이 곰팡이 병원성을 조절하는 31개의 탈인산화효소에 대한 연구를 통해 이들 중 탈인산화효소들이 코립토코쿠스의 온도저항성, 병독성인자인 멜라닌과 캡슐 생성, 다양한 스트레스 조건에 대한 반응 등에 관여하는 것을 밝혔으며, 이 중 Xpp1, Ssu72, Siw14 및 Sit4 탈인산화효소가 크립토코쿠스의 뇌감염 과정에서 중요한 뇌-혈관장벽 부착과 통과에 관여함을 밝혔다.
연세대 반용선 교수 연구팀은 “이번 연구와 더불어 본 연구팀에서 선행연구로 진행된 인산화효소와 전사인자와의 데이터베이스를 통합하였고, 이를 통해 주요 신호전달에 관여하는 유전자 기능분석연구를 통합적으로 진행할 수 있게 되었다”며 “병원성 곰팡이의 감염증 발병과 관계된 신호전달체계에 대한 통합적인 이해는 감염증 발생에 관여하는 유전자의 기능을 명확하게 밝힐 뿐만 아니라, 이러한 유전자를 타깃으로 하는 새로운 항진균제를 개발하여, 전 세계적으로 연 15조원 규모의 항진균제 시장에 국내 기술로 진입할 수 있는 원천기술을 제공할 것으로 기대한다. 현재 본 연구 결과와 관련된 특허를 다수 출원하여 원천기술 확보를 추진하고 있다”라고 말했다.
농기평 오병석 원장은 “감염성 질환에 대한 관심이 증가하고 있는 상황에서 이번 연구를 통해 곰팡이가 병원성을 나타내는 메커니즘을 이해하고 이를 바탕으로 병원성 곰팡이를 효과적으로 저해할 수 있는 새로운 약물 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다.
한편 이번 연구는 농림축산식품 미생물유전체전략연구사업단과 과학기술정보통신부 한국연구재단 기초연구사업(개인연구) 및 선도연구센터지원사업의 지원을 받았으며, 다학제적 과학 분야의 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)에 지난 24일 게재되었다.
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