항생제 생산의 열쇠 `방선균` 유전자 비밀 풀었다

국내연구팀이 세계 최초로 방선균에 존재하는 항생제 생산과 관련된 유전자의 발현 및 조절을 규명했다. 향후 항생제 합성 관련 유전자들을 변형시켜 다양한 종류의 항생제 생산성을 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다.
방선균은 전 세계 항생제 중 70% 이상을 생산하는 중요한 미생물이다. 그동안 방선균 내에 존재하는 항생제 생산과 관련된 유전자의 조절 기작을 분자 수준에서 이해하려는 많은 연구가 이어져왔다. 많은 연구에도 불구하고 유전자 발현 및 조절과 관한 정보가 규명되지 않아 항생제 생산성을 높이는데는 한계가 있었다.
KAIST 조병관 교수 연구팀은 DNA로부터 RNA가 합성되는 첫 번째 위치를 검출할 수 있는 기술인 ‘유전자 발현 시작지점 염기서열분석’ 및 유전자가 실제로 단백질로 번역이 되는지 관찰할 수 있는 ‘리보솜 결합 RNA 염기서열분석 데이터’ 등을 통합 분석하는 방법을 사용했다. 이를 통해 방선균이 유전자 조절기작을 규명하고 다양한 항생제의 대량생산을 위한 방선균 유전체 조작 시 활용 가능한 대용량의 정보를 확보했다.
연구팀은 항생제 생산과 관련된 유전자가 mRNA로부터 단백질이 합성되는 단계에서 번역 버퍼링현상(mRNA 증가속도보다 번역과정에서의 항생제 생산 단백질 합성 속도가 느린 현상)에 의해 조절된다는 것을 확인했다. 항생제 대량생산을 위한 단백질 합성속도의 조절기작을 규명한 것이다. 연구성과는 2일 네이처 커뮤니케이션즈 온라인판에 게재됐다.
조병관 교수는 “방선균을 이용한 항생제 생산을 이해하기 위한 시스템적 분석의 지평을 연 것”이라며 “다양한 미생물에 적용 가능한 분석 전략을 제공해 향후 산업적 이용을 위한 합성생물학 기반 미생물 세포공장 구축에 기여할 것으로 기대된다”고 연구의의를 설명했다.
[이영욱 기자]