한·미 공동연구진이 박테리아 간 정보교환의 메커니즘을 밝혀냈다. 메커니즘에 대한 연구 결과는 있었지만 어떠한 환경에서 활성화 되는지 규명한 것은 이번이 처음이다.
한국기초과학지원연구원(KBSI) 류경석 박사팀은 7일 미국 메릴랜드주립대 윌리엄 벤틀리 교수팀, 퍼듀대 허먼 신팀 교수팀과 공동연구로 박테리아들이 정보를 주고받는 메커니즘이 포도당 대사와 밀접하게 연관돼 있음을 규명했다고 밝혔다.
대장균이나 병원균 같은 박테리아는 단세포 생물이지만 군집 수준에서 '쿼럼센싱'이라는 메커니즘을 통해 정보를 주고받는다.
쿼럼센싱은 박테리아가 분비하는 작은 분자인 자가유도물질(AI)을 매개로 이루어진다. AI 물질에는 AI-1, AI-1 등이 있다.
박테리아들은 쿼럼센싱을 통해 항생제에 방어막 역할을 하는 바이오필름을 형성하거나 독성을 발현한다. 이 때문에 쿼럼센싱 규명은 중요한 연구 과제가 돼 왔다.
하지만 지금까지는 박테리아 밀도가 일정 수준을 넘으면 AI-2가 활성화되면서 쿼럼센싱이 일어난다는 사실은 밝혀졌으나 AI-2가 활성화되는 메커니즘은 규명되지 않았다.
연구진은 대장균을 이용한 연구에서 당 대사에서 인산 전달 역할을 하는 단백질과 AI의 인산화를 촉진해 쿼럼센싱을 촉발하는 효소의 작용이 당의 많고 적음에 따라 결정된다는 사실을 발견했다.
연구진은 “이번 결과는 박테리아 간 정보 소통과 협력이 포도당 유무에 따라 결정된다는 것을 뜻한다”며 “단백질처럼 쿼럼센싱을 촉발하는 효소와 결합해 작용을 못하게 하는 합성 물질을 찾아낸다면 박테리아 간 정보교환을 막을 수 있다”고 밝혔다.
류경석 박사는 "이 연구의 의미는 기존에 알려진 박테리아 쿼럼센싱이 당 대사와 같은 박테리아의 생장과 밀접하게 연관돼 있고 특정농도 이상의 AI-2 분자가 있을 때 쿼럼센싱이 급격히 일어나는 현상을 설명할 수 있는 직접적인 분자 연결고리를 밝힌 것이다"고 설명했다.
한편 이번 연구 결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴스'에 게재됐다.
