결핵을 치료할 수 있는 새로운 펩타이드 항생제 개발의 가능성이 제시됐다.

한국연구재단은 서울대 이봉진 교수 연구팀이 결핵균의 독소-항독소 복합체 단백질의 구조에 기반, 결핵균을 사멸시킬 수 있는 항생제 후보물질인 펩타이드를 개발했다고 17일 밝혔다.

결핵균이나 병원성 대장균을 공격하는 항생제는 개발 후 10년이 지나면 약이 공략하는 부위에 돌연변이가 일어나 약이 듣지 않는 내성이 생기게 된다. 하지만 독소-항독소 시스템은 병원균, 미생물 등의 원핵생물에만 존재해 직접적으로 세포사멸에 관여한다는 면에서 유망한 항생제 신약 타깃으로 연구돼 왔다.

이봉진 교수 연구팀은 X-선 결정학과 핵자기공명 분광학 분석을 통한 스펙트럼 해석을 통해 3차원 구조분석을 진행했다. 연구팀은 항독소 단백질과 핵산과의 결합상수를 4.69 마이크로몰(μM)로 결정하는데 성공하였으며, 최신 핵자기공명 장치를 이용해 결합에 관여하는 특수 잔기들을 밝혀냈다. 또한 이 과정에서 독소 단백질과 항독소 단백질이 결합하면서 일어나는 구조적 변화를 최초로 규명했다.

또 원 편광 이색성 실험을 통해 독소 단백질의 순도를 증명하고, 마그네슘이 독소 단백질의 활성에 필수적임을 밝혔다. 더불어 독소 단백질과 펩타이드의 적정 실험을 통해 2.5 μM 농도에서도 펩타이드의 활성이 충분한 의미를 지닌다는 점을 증명했다.
연구팀이 연구한 타깃 독소 단백질은 유전자의 번역 과정에서 중요한 역할을 하는 특이한 독소 단백질이다. 다른 독소 단백질과의 구조 비교 분석을 통해 기능적 차이에 대한 이유를 분자 수준에서 규명했다.

이봉진 교수는 "이 연구는 결핵균 내에서 독소-항독소 복합체 형성 시의 특이적인 구조적 변화 및 결합 양상을 최초로 밝힌 것"이라며 "이 정보를 이용해 결핵균을 사멸할 수 있는 펩타이드 저해제를 도출했다"고 설명했다.

그는 이어 "인체 부작용이 적고 특정 병원성 균에만 작용하는 항생제 개발과 관련해 신약 발굴 기간을 단축할 가능성이 높아졌다"며 "내성 문제에 직면해 있는 결핵균 치료에 새로운 해법이 될 수 있을 것으로 기대된다"고 덧붙였다.

이번 연구는 생화학·분자생물학 분야 국제학술지 뉴클레익 엑시드 리서치 (Nucleic Acids Research) 5월 31일자에 게재됐다.