공생균 감염밀도 유지에 필요한 인자 규명
* 공생균(共生菌): 숙주에 해를 끼치는 세균과 달리 숙주에 좋은 영향을 주거나 아무런 영향을 미치지 않고 숙주 체내에 같이 사는 균
부산대 약대 이복률 교수팀이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌연구실사업(GRL)의 지원을 받아 일본 산업기술종합연구소(AIST) 후카츠 박사팀과의 국제 공동연구로 수행되었다. 이 연구결과는 네이처 자매지인 The ISME(International Society for Microbial Ecology) 온라인판 10월 3일자에 게재되었다.(논문명 : Purine biosynthesis-deficient Burkholderia mutants are incapable of symbiotic accommodation in the stinkbug)
공생균은 숙주(宿主)가 얻지 못하는 영양분을 만들어 내거나 적으로부터 방어, 생식능력 조절, 숙주의 체력 및 면역력을 높이는 등의 영향을 끼칠 수도 있다.
따라서 장내 공생균의 밀도가 숙주의 여러 생물학적 기능에 영향을 미칠 수 있어 공생균의 증식을 조절하는 분자적 기전에 대한 연구가 필요했다.
연구팀은 공생균이 곤충의 장에서 적정밀도를 유지하며 증식하는데 퓨린 생합성에 관여하는 유전자 purL이 필요함을 알아냈다.
이 유전자가 고장난 돌연변이 공생균은 장에 도달하긴 하지만, 퓨린 생합성이 제대로 이뤄지지 못해 증식하기 어려워 정상 공생균에 비해 장내 감염밀도가 현저히 떨어졌다.
특히 숙주인 곤충의 성장에도 영향을 미치는 것으로 나타난다. 돌연변이 공생균을 가진 곤충은 장 발달이 늦고, 길이나 무게 등 성장속도도 느린 것으로 나타났다.
* 퓨린(purine) : 육각형 고리를 가지는 방향성 유기 화합물 퓨린은 핵산의 기본골격 물질로 퓨린 생합성 과정이 진행되면 만들어지는 핵산의 단위체인 AMP 와 GMP 등이 DNA, RNA 합성과 에너지, 신호전달 물질로 쓰인다.
* purL : 퓨린 생합성에 필요한 효소 중 하나인 PurL (N-formylglycinamidine ribonucleotide synthase)의 유전자이다.
본 연구에는 지난 2년간 연구팀이 구축한 톱다리 개미허리 노린재와 그 장에 서식하는 공생균 벅홀데리아의 공생모델 시스템이 이용됐다.
* 톱다리 개미허리 노린재 : 콩이나 벼 등의 즙액을 빨아먹는 곤충으로 그 장에는 공생균으로 시험관 배양이 비교적 쉬운 벅홀데리아만 살고 있어 숙주-공생균의 분자적 기작을 이해하는데 좋은 모델시스템으로 인정받고 있다.
유전체 여기저기를 옮겨 다니며 유전자에 무작위로 끼어드는 전이인자(transposon)를 이용해 1,800여개의 돌연변이 균을 만들고 이 가운데 노린재와 공생관계를 이루지 못하는 균을 찾아낸 것이다.
이 교수는 “곤충의 장 공생인자가 인간의 장 공생균과 무관하지 않아 인체에 대한 연구에도 적용할 수 있을 것”이라며 “톱다리 개미허리 노린재는 농작물에 피해를 입히는 해충이기도 해 공생균을 이용한 환경친화적인 해충조절방법 개발에도 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
웹사이트: http://www.msit.go.kr/web/main/main.do
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미래창조과학부
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2022년 12월 15일 18:00