세균 가두는 새로운 항생제 발견…”슈퍼 버그도 막아”

▲맥마스터대학(McMaster University) 연구팀이 지금까지 없었던 새로운 종류의 항생제를 발견했다. [출처: PIXNIO. by Janice Haney Carr]

기존 방법과는 전혀 다르게 박테리아를 죽이는 독특한 접근법을 가진 새로운 항생제가 개발됐다.  

페니실린은 세포벽 형성을 막아 박테리아를 죽이지만 새로운 항생제는 세포벽 분해를 막아 마치 감옥에 갇혀있는 것처럼 만들어 죽인다.

항생제는 크게 3가지로 나뉜다. 세균의 RNA 합성을 방해하는 핵산 합성 억제제, 세균의 세포벽 합성을 방해하는 세포벽 합성 억제제, 세균의 단백질 합성을 억제하는 단백질 합성 억제제가 있다. 또 엽산 생합성 과정을 방해하는 엽산 합성 억제제와 세균의 세포막의 기능을 변화시키는 세포막 투과의 변화제가 있다.

인류가 푸른곰팡이에서 처음 발견한 항생제인 페니실린의 경우 세균의 세포벽의 주요 성분인 펩티도글리칸(peptidoglycan)의 합성을 억제해 세균의 성장을 막는다. 하지만 페니실린을 분해하는 효소가 발현해 내성을 가진 균이 등장, 인류를 역습하고 있다. 

그런 가운데, 맥마스터대학(McMaster University) 연구팀이 지금까지 없었던 새로운 종류의 항생제를 발견했다. 

맥마스터대학 생화학 및 생의학 사이언스 연구원 엘리자베스 컬프(Beth Culp)가 토양 박테리아에서 발견한 글리코펩티드계(Glycopeptide) 코보마이신(corbomycin)과 컴플스타틴(complestatin)은 기존 방식에 속하지 않는 전혀 새로운 항생제다. 

연구 결과는 네이처지에 논문명 ‘펩티도글리칸 리모델링을 억제하는 항생제의 진화 유도 발견(Evolution-guided discovery of antibiotics that inhibit peptidoglycan remodelling)으로 12일(현지 시각) 게재됐다.

▲코보마이신(corbomycin)과 컴플스타틴(complestatin) 생합성 유전자 클러스터. [출처: 네이처]

새롭게 발견된 코보마이신과 컴플스타틴은 펩티도글리칸과 결합해 세포벽의 파괴를 방지하는 기능으로 페니실린과는 정반대 작용을 한다.

연구팀은 쥐를 통해 이 새로운 항생제가 현재 심각한 슈퍼버그 그룹인 내성 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에 의해 야기되는 감염을 막을 수 있다는 것을 증명했다.

세균이 성장하기 위해서는 세포벽의 분해와 재건을 반복하며 커지고 세포 분열을 한다. 그러나 코보마이신과 컴플스타틴이 펩티도글리칸에 결합해 세포벽을 분해하는 효소의 작용을 막아 세균의 세포 분열이 불가능하게 만드는 구조다.

연구팀은 “박테리아의 게놈 서열에서 새로운 항생제가 되는 글리코펩티드계 그룹을 예측하는 방식으로 코보마이신과 컴플스타틴을 발견했다”며, “이러한 접근법은 다른 항생제에도 적용될 수 있으며, 또 다르게 작용하는 메커니즘을 가진 새로운 항생제를 발견하는 데 도움이 될 수 있다”고 말했다.

이번 연구는 역발상으로 완전히 새로운 항생제를 발견했다. 이러한 발상의 전환은 다른 연구 분야에서도 시사하는 바가 매우 크다.

김민중 기자 science@