치사율 20% 식중독균 '리스테리아'..인체감염 기전 찾았다

- 강원대 윤성일 교수팀, 감염질환 치료제 개발 단초 마련

온도에 따른 리스테리아균 편모 형성 조절 모식도.[강원대학교 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내연구진이 식중독을 유발하는 리스테리아균의 인체 감염 과정에서 중요한 역할을 담당하는 편모(세균의 운동성을 제공하는 구조물)의 생성 조절 기전을 밝혀냈다.

한국연구재단은 강원대학교 의생명융합학부 윤성일 교수 연구팀이 리스테리아균의 편모 생성이 온도에 따른 GmaR 단백질의 독특한 구조적 변화에 의해 제어된다는 사실을 규명했다고 밝혔다.

리스테리아균은 온도에 따라 운동방식이 다른데, 30도 이하 환경에서는 편모를 이용해 능동적으로 운동하고 증식한다. 하지만 37도 체내 환경에서는 편모 단백질이 선천성 면역 반응을 일으키고 다양한 항체반응을 유도하기 때문에 편모의 발현을 억제하고 인간 액틴 단백질을 중합해 운동성을 획득한다.

온도에 따른 리스테리아균의 편모 단백질 발현은 전사억제 인자인 MogR 단백질과 항억제 인자인 GmaR 단백질을 통해 정교하게 조절되지만, GmaR-MogR 시스템이 온도에 따른 편모 형성에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 구조적, 분자적 기전은 아직까지 밝혀지지 않았다.

연구팀은 엑스선 결정학을 이용해 GmaR 단백질의 단독 구조 및 MogR 단백질에 결합했을 때의 구조를 원자수준에서 규명하고, 3차원 구조 분석과 생물리화학 및 세포실험을 통해 GmaR-MogR 시스템의 작동방식을 제시했다.

낮은 온도에서 GmaR 단백질은 환형의 단량체로 존재하며 MogR의 멀리 떨어진 두 부위를 직접적으로 인식함으로써 MogR의 편모 단백질 발현 억제능력을 무력화시키고 결국 편모 발현을 유도한다.

연구팀은 온도가 올라감에 따라 GmaR 단백질이 변성돼 MogR 결합능을 소실한 비정상적 응집체를 형성한다는 사실도 밝혔다.

윤성일 강원대 교수.[강원대학교 제공]

즉 37도에서 만들어진 GmaR 응집체는 MogR에 결합하지 못 하기 때문에 MogR이 정상적으로 기능하게 하고, 결국 편모 단백질 발현이 억제된 것을 확인할 수 있었다.

윤성일 교수는 “이번 연구는 리스테리아균의 온도 적응방식을 구체적으로 규명한 데 의의가 있다”라며 “앞으로 리스테리아 감염증에 특이적이고 선택적인 약물을 개발할 수 있는 토대가 되기를 기대한다”고 밝혔다.

한국연구재단이 추진하는 중견연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 생화학·분자생물학분야 국제학술지 ‘뉴클레익 애시드 리서치’ 10월 26일(한국시간) 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com