독도 미생물에서 찾은 난치성 뇌질환 치료제 실마리

독도 동도 정상에서 바라본 서도. 외교부 제공

독도에 사는 미생물에서 신경염증 억제 효능이 있는 신규 물질 '독도티오신(Dokdothiocin)'이 발견됐다. 난치성 뇌질환을 해결할 차세대 치료제 개발에 실마리 역할을 할 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원은 장재혁·장준필 화학생물연구센터 책임연구원과 강경수 한국과학기술연구원(KIST) 천연물시스템생물연구센터장 공동연구팀이 독도 토양에 사는 미생물에서 뇌 염증을 줄이는 신물질을 발견했다고 9일 밝혔다. 연구결과는 지난달 27일(현지시간) 국제학술지 '오가닉 레터스'에 공개됐다.

치매, 파킨슨병 등 퇴행성 뇌질환을 악화시키는 주요 원인 중 하나는 뇌 속 면역세포인 '미세아교세포'가 과도하게 흥분해 발생하는 신경염증이다.

연구팀은 독도 자생식물인 땅채송화 뿌리 주변 토양에 사는 스트렙토마이세스(학명 Streptomyces) 종 미생물에서 그동안 보고된 적 없는 새로운 물질을 발견했다. 스트렙토마이세스는 독도의 강한 해풍과 염분 속에서 생존하는 미생물로 항생제 등 다양한 의약 물질을 만드는 능력이 있어 신약 후보 탐색 연구에서 중요하게 다뤄진다.

독도 자생식물인 땅채송화 뿌리 주변 토양에 사는 스트렙토마이세스(학명 Streptomyces) 종 미생물이 생산한 독도티오신이 신경염증을 억제하는 원리를 설명한 그림. 생명연 제공

연구팀은 스트렙토마이세스가 평소에 만들지 않던 새로운 물질을 생산하도록 배양 환경을 다양화해 29개의 원자가 고리 형태로 연결된 독도티오신을 발견하고 분리·정제하는 데 성공했다.

KIST가 개발한 단백질 표적 예측 AI 기술로 평가한 결과 독도티오신은 뇌 속에서 핵심적인 염증 신호전달을 억제할 수 있는 것으로 확인됐다.

실제 세포 실험에서 독도티오신은 뇌면역세포에서 세포 손상을 일으키는 일산화질소(NO)와 염증성 신호물질 생성을 효과적으로 억제해 염증을 완화했다. 차세대 신약 후보 물질로서의 잠재력을 확인한 셈이다.

생명연 연구팀은 그동안 울릉도, 제주도 등 국내 토양 시료에서 울릉아마이드, 울릉도린, 제주펩틴 등 천연물 기반 의약 활성물질 발굴 연구를 진행했다.

장재혁 책임연구원은 "독도 토양 미생물이 가진 잠재력을 과학적으로 입증한 사례"라며 "앞으로 AI 기술과의 융합을 통해 신약 개발 효율을 더욱 높여 나가겠다"고 말했다.

강 센터장은 "AI 기반 단백질 타깃 예측 기술을 통해 독도티오신의 작용 가능 경로를 빠르게 규명했다"며 "신물질 발굴과 AI 기술을 결합한 새로운 연구 모델을 제시한 성과"라고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1021/acs.orglett.5c05406

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]