조홍백(왼쪽) 성균관대 생명과학과 교수, 가톨릭대 생명공학과 정정민 교수의 모습. [성균관대학교 제공]

[헤럴드경제=정주원 기자] 성균관대학교 생명과학과 조홍백 교수 연구팀과 가톨릭대학교 생명공학과 정정민 교수 연구팀이 대표적인 슈퍼박테리아인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 새로운 항생제 내성 기전을 규명했다.

항생제 내성은 전 세계적으로 중요한 보건 위협으로 꼽힌다. 특히 여러 항생제에도 살아남는 다제내성균은 치료가 어려워 ‘슈퍼박테리아’로 불린다. 녹농균은 폐렴·패혈증·병원 내 감염 등을 일으키는 대표적인 다제내성균이다.

녹농균은 세포를 둘러싼 외막을 통해 항생제 침투를 차단하는 강한 방어 체계를 갖고 있다. 동시에 숙주 세포에 부착하기 위해 ‘Type IV pilus’라는 실 모양 구조를 형성하는데 이 구조가 세포 밖으로 뻗어나가기 위해서는 단백질 통로가 필요하다.

연구팀은 녹농균이 감염에 필요한 이 통로를 유지하면서도 어떻게 항생제 유입을 막는지에 주목했다. 연구 결과 ‘SlkA’와 ‘SlkB’ 단백질이 통로 내부에 결합해 마개 역할을 하며 항생제가 세포 안으로 들어오는 것을 차단한다는 사실을 확인했다.

미국 질병통제예방센터(CDC)가 제시한 주요 항생제 내성 위협 사례를 설명하는 연구 그림. [성균관대학교 제공]

또한 초저온 전자현미경을 활용해 이들 단백질이 통로 내부에 결합한 3차원 구조를 고해상도로 관찰하는 데 성공했다.

기존에는 통로 자체가 항생제 유입을 막는 것으로 추정됐다. 하지만 이번 연구는 별도의 단백질이 통로를 막아 외막의 방어 기능을 보완한다는 새로운 메커니즘을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

연구팀은 이번 발견이 녹농균이 감염에 필요한 구조를 유지하면서도 항생제에 대한 방어력을 확보하는 원리를 설명하는 중요한 성과라고 평가했다. 또한 녹농균을 비롯한 그람음성균의 세포 외막 장벽을 표적으로 하는 차세대 항균제와 보조 치료제 개발의 기반이 될 수 있을 것으로 기대했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 지난달 29일 온라인 게재됐다.