식물에 유용한 세균인 ‘패니바실러스 폴리믹사균’의 유전체 기능연구를 통하여 ‘폴리믹신’ 생합성 유전자를 세계 최초로 규명하고, 이 유전자를 고초균에 도입하여 형질전환체 제작에 성공함으로써 다제내성균에 대응할 수 있는 항생제 개발의 새로운 전기를 마련하였으며, 또한, 동 세균의 유전체로부터 식물의 생장을 촉진하고 식물에 해를 끼치는 병원균 제어에 관련하는 유전자를 다수 확보함으로써 친환경 미생물 농약 및 비료 등 농업 소재 개발의 핵심기반을 마련하였다고 교육과학기술부는 밝혔다.
한국생명공학연구원 박승환 박사팀에서 성공한 이번 연구는 교육과학기술부 21C 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업(단장 오태광)과 한국생명공학연구원(원장 박영훈)의 주요사업의 지원을 받아 수행되었으며, 유전체 해독과정에서 (주)제노텍(대표 김재종)이 협력한 결과로서 세계적 학술지인 Journal of Bacteriology 2010년 11월 호(11월 15일)에 정식 게재된다.
연구진은 패니바실러스균 유전체에서 폴리믹신 생합성 효소를 만들어내는 유전정보를 세계 최초로 밝혀내고, 합성생물학 기술을 이용하여 폴리믹신을 생산하는 고초균(Bacillus subtilis) 형질전환체를 제작하는데 성공함으로써 새로운 항생제를 효율적으로 개발하고 생산할 수 있는 기반을 구축하였으며 관련기술에 대해 미국특허를 2010.10.12 등록 확보하였다.
‘폴리믹신’은 다제내성균의 감염질환에 탁월한 치료효과를 나타내는 리포펩티드 계열의 항생제로서, 60여년 전 발견되었으나 우수한 살균력에도 불구하고 인체에 대한 독성(신장독성 및 신경독성) 때문에 제한적으로 사용되어오다가 최근 새로이 주목을 받고 있는 항생제이다.
‘다제내성균’은 여러 가지 항생제에 내성을 가진 세균으로서 종종 ‘슈퍼박테리아’로 불리며 최근 다제내성균의 출현이 지구촌의 큰 이슈로 부각되고 있다.
한편 동 연구진은 유전체 정보로부터 폴리믹신과 함께 푸자리시딘(fusaricidin), 트리데캅틴(tridecaptin) 등 5종의 항생물질 유전자 분석 및 식물의 병저항성을 유도하는 대사물질을 발견하여 국내특허 7건을 출원(또는 등록)한 바 있다.
또한 연구진의 기술로, 식물생장 촉진 및 식물병 제어 등 식물 유용성에 관련된 다수의 유전자를 발굴하였을 뿐 아니라 일부 관련기작이 밝혀져 향후 식물-미생물 상호작용 연구를 위한 기반 확보와 함께 친환경 농업에 필요한 미생물농약ㆍ비료 개발에 기여할 것으로 전망된다.
한국생명공학연구원 박승환 박사는 “탁월한 살균력에 비하여 독성 등의 문제로 활용성이 떨어졌던 폴리믹신에 대해 이를 효율적으로 개선할 수 있는 유전체 청사진을 확보한 만큼 다중 항생제 내성균을 치료할 수 있는 차세대 항생제 개발에 크게 기여하게 될 것”이라고 밝혔다.
이번 성과에 대해 미생물유전체활용기술개발사업단장 오태광 박사는 “새로운 항생제 개발을 위한 원천기반기술을 확보한 이번 성과가 산업화로 이어진다면 전 세계의 사회적 문제로 떠오른 다중 약제내성 병원균의 퇴치에 기여하게 될 것이다.
또한 식물생장촉진 및 식물병 제어 유전자확보는 생물자원의 산업적 활용의 좋은 모델이 될 것이다.” 고 평하였다.
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