항생제 젠타마이신 B의 생합성 과정 규명
- 새로운 유전병 치료제의 개발 가능성을 열다 -
□ 반세기 전부터 사용된 항생제인 젠타마이신 B의 미생물 내 합성 과정의 비밀이 밝혀졌다. 윤여준 교수(이화여대)의 주도로, 차선신 교수(이화여대), 항웬 류 교수(Hung-wen Liu, 텍사스대학교), 박제원 교수(고려대) 연구팀이 젠타마이신 B의 생합성 과정을 완전히 규명하고, 젠타마이신 중간체들이 유전병 치료제로 개발될 가능성을 확인했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.
□ 젠타마이신 B는 결핵균, 포도상구균 등에 사용되는 가장 오래된 항생제이다. 내성이 강한 슈퍼박테리아에 사용되는 2세대 항생제인 이세파마이신의 합성 원료이기도 하다. 자연에서 극소량만 생산되므로, 그 생합성 과정을 규명하고 생성물의 양을 늘리려는 연구가 계속되었지만 전세계 과학자들에게 풀리지 않는 숙제로 남아있었다.
□ 연구팀은 젠타마이신 B의 생합성에 필요할 것으로 예상되는 모든 중간체들을 화학 합성하고, 만들어낸 물질들을 관련 효소와 반응시켜 확인하는 방법으로 그동안 알려지지 않았던 젠타마이신 B의 생합성 경로를 최초로 규명하였다.
ㅇ 이를 통해 미생물 내에서 젠타마이신 B가 극소량 생산되는 원인이 밝혀졌다. 반응에 필수적인 효소가 기질 유연성이 낮은 것이 크게 작용했다.
ㅇ 또한 생합성 과정에서 유전병 치료에 응용 가능성이 높은 새로운 중간체들도 발굴되었다. 유전자 결함으로 인한 필수 단백질의 결손으로 야기되는 질환인 낭성 섬유증, 듀시엔형 근이영양증, 헐러 증후군 등의 치료에 응용될 수 있다.
□ 윤여준 교수는 “이 연구는 50년 동안 알려지지 않은 주요 항생제의 미생물 내 합성과정을 최초로 규명한 것이다”라며, “특히 생합성 과정 규명을 통해 찾아낸 자연계에 극소량 존재하는 중간체들은 유전병 치료제로의 개발 가능성이 매우 높을 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.
□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행되었다. 생화학분야 세계 최고 권위의 국제학술지 네이처의 자매지인 ‘네이처 케미칼 바이올로지(Nature Chemical Biology)’에 1월 15일 게재되었다.
