식중독균 리스테리아 편모 생성조절 기전 규명…치료제 개발단서

(톱스타뉴스 편집팀 기자)

국내 연구진이 식중독을 유발하는 리스테리아균의 인간 감염과정에서 중요한 역할을 하는 편모의 생성 조절기전을 밝혔다.

한국연구재단은 강원대학교 윤성일 교수팀이 리스테리아균의 편모 생성이 온도에 따른 'GmaR' 단백질의 독특한 구조적 변화에 의해 제어된다는 사실을 규명했다고 26일 밝혔다.

리스테리아균은 병원성 세균으로 육류나 유제품 등을 오염시켜 식중독 증상을 유발한다. 세균 표면에 부착된 채찍 모양의 구조물로 회전을 통해 세균에 운동성을 제공하는게 편모다.

연구팀에 따르면, 리스테리아균은 온도에 따라 운동방식이 달라 30도 이하 환경에서는 편모를 이용해 능동적으로 운동하고 증식한다.

하지만 37도 체내 환경에서는 편모 단백질이 선천성 면역 반응을 일으키고 다양한 항체반응을 유도하기 때문에 리스테리아균은 편모 발현을 억제하고 인간 액틴 단백질을 중합해 운동성을 획득한다.

온도에 따른 리스테리아균의 편모 단백질 발현은 전사억제 인자인 'MogR' 단백질과 항억제 인자인 GmaR 단백질을 통해 정교하게 조절되나 GmaR-MogR 시스템이 온도에 따른 편모 형성에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 구조·분자적 기전은 밝혀지지 않고 있다.

이번에 윤 교수팀은 X선 결정학을 이용해 GmaR 단백질의 단독 구조와 MogR 단백질에 결합했을 때의 구조를 원자수준에서 규명하고 3차원 구조분석, 생물리화학 및 세포실험을 통해 GmaR-MogR 시스템의 작동방식을 확인했다.

이를 통해 낮은 온도에서 GmaR 단백질은 환형의 단량체로 존재하고 MogR의 두 부위를 직접적으로 인식해 MogR의 편모 단백질 발현 억제능력을 무력화시켜 결국 편모 발현을 유도하다는 사실을 규명했다.

연구팀은 온도가 올라감에 따라 GmaR 단백질이 변성돼 MogR 결합능을 소실한 비정상적 응집체를 형성하는 것도 밝혀냈다.

이는 37도에서 만들어진 GmaR 응집체는 MogR에 결합하지 못하기 때문에 MogR이 정상적으로 기능을 발휘하고 결국 편모 단백질 발현이 억제된다는 의미다.

연구팀은 이번 연구로 리스테리아균에 특이적이고 선택적인 약물을 개발할 수 있는 기반이 형성됐다고 보고 있다.

연구재단의 중견연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 생화학·분자생물학 분야 국제학술지 '뉴클레익 애시드 리서치(Nucleic acids research)'에 26일(한국시간) 게재됐다. 논문명 Structural basis of flagellar motility regulation by the MogR repressor and the GmaR antirepressor in Listeria monocytogenes

윤성일 교수는 "리스테리아균의 온도 적응방식을 구체적으로 규명한 데 의의가 있다"며 "편모형성 억제 물질은 리스테리아균에 의한 음식물 오염률과 식중독 발병률을 낮추기 때문에 이 연구는 리스테리아 감염증에 특이적이고 선택적인 약물을 개발할 수 있는 토대가 될 것"이라고 말했다.

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