그동안 베일에 쌓여있던 항생제 카나마이신의 생합성 과정이 국내 연구진에 의해 규명됐다. 내성없는 차세대 항생제 개발에 새로운 길이 열렸다는 평가가 나오고 있다.
교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)은 윤여준 이화여대 교수와 송재경 선문대 교수 등이 주도하고 박제원 선문대 교수와 박성렬 이화여대 박사 등이 참여한 연구팀이 카나마이신의 생합성 과정을 규명해 그 연구성과가 9일자 `네이처 케미컬 바이올로지'지에 게재됐다고 밝혔다.
카나마이신은 최초의 결핵치료제인 스트렙토마이신과 같은 계열의 항생제로, 지난 50년 이상 결핵균과 폐렴균 등의 치료에 사용돼 왔다. 그러나 카나마이신을 생산하는 토양미생물인 방선균, 스트렙토마이세스 카나마이세티쿠스 등은 유전자 조작이 거의 불가능해 카나마이신의 생합성 경로 규명은 그동안 세계 과학자들에게 풀리지 않는 숙제였다.
윤여준 교수팀은 카나마이신 합성에 관여하는 모든 유전자를 선별한 후 이들을 여러 개의 유전자 조각으로 잘라 레고 블록처럼 조립해 유전자 조작이 쉬운 또 다른 방선균에 넣었다. 이후 다양하게 조합된 유전자 세트에서 만들어낸 물질을 하나씩 확인하는 방법으로 카나마이신의 합성 경로를 밝혀냈다. 기존까지 과학자들이 예상했던 생합성 과정을 뒤집는 획기적인 발견으로 새로운 생리활성물질 개발에 직접 활용될 수 있는 원천기술이 될 것으로 연구팀은 기대하고 있다.
연구팀의 이번 성과는 새로운 항생제 개발에도 크게 기여할 전망이다. 카나마이신의 내성균을 치료할 수 있는 2세대 항생제가 이미 1970년대 개발됐으나 2세대 항생제에 대한 내성균들도 빈번히 발견됐다. 반면 이번 연구성과를 기반으로 연구팀이 새로 합성한 항생물질인 `1-N-AHBA-카나마이신 X'의 경우 카나마이신 내성균에 대해 높은 항균활성을 보였다고 연구팀은 설명했다.
윤여준 교수는 "카나마이신의 생합성 경로 규명과 새로운 항생제 개발 기술은 기존 의약품의 특정 화학구조를 변형시키는 개량신약 개발뿐만 아니라 신개념 신약과 고가 의약품으로 상업화할 수 있는 가능성을 제시하는 등 다각적으로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
박상훈기자 nanugi@
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교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)은 윤여준 이화여대 교수와 송재경 선문대 교수 등이 주도하고 박제원 선문대 교수와 박성렬 이화여대 박사 등이 참여한 연구팀이 카나마이신의 생합성 과정을 규명해 그 연구성과가 9일자 `네이처 케미컬 바이올로지'지에 게재됐다고 밝혔다.
카나마이신은 최초의 결핵치료제인 스트렙토마이신과 같은 계열의 항생제로, 지난 50년 이상 결핵균과 폐렴균 등의 치료에 사용돼 왔다. 그러나 카나마이신을 생산하는 토양미생물인 방선균, 스트렙토마이세스 카나마이세티쿠스 등은 유전자 조작이 거의 불가능해 카나마이신의 생합성 경로 규명은 그동안 세계 과학자들에게 풀리지 않는 숙제였다.
윤여준 교수팀은 카나마이신 합성에 관여하는 모든 유전자를 선별한 후 이들을 여러 개의 유전자 조각으로 잘라 레고 블록처럼 조립해 유전자 조작이 쉬운 또 다른 방선균에 넣었다. 이후 다양하게 조합된 유전자 세트에서 만들어낸 물질을 하나씩 확인하는 방법으로 카나마이신의 합성 경로를 밝혀냈다. 기존까지 과학자들이 예상했던 생합성 과정을 뒤집는 획기적인 발견으로 새로운 생리활성물질 개발에 직접 활용될 수 있는 원천기술이 될 것으로 연구팀은 기대하고 있다.
연구팀의 이번 성과는 새로운 항생제 개발에도 크게 기여할 전망이다. 카나마이신의 내성균을 치료할 수 있는 2세대 항생제가 이미 1970년대 개발됐으나 2세대 항생제에 대한 내성균들도 빈번히 발견됐다. 반면 이번 연구성과를 기반으로 연구팀이 새로 합성한 항생물질인 `1-N-AHBA-카나마이신 X'의 경우 카나마이신 내성균에 대해 높은 항균활성을 보였다고 연구팀은 설명했다.
윤여준 교수는 "카나마이신의 생합성 경로 규명과 새로운 항생제 개발 기술은 기존 의약품의 특정 화학구조를 변형시키는 개량신약 개발뿐만 아니라 신개념 신약과 고가 의약품으로 상업화할 수 있는 가능성을 제시하는 등 다각적으로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
박상훈기자 nanugi@
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