ⓒ www.jadam.kr 2012-10-06

미국 캘리포니아 주립대학 버클리의 연구자들은 눈에 존재하는 단백질이 병균을 파괴하는 힘이 있다는 연구결과를 밝히면서 새롭고 값싼 항균약물을 개발할 수 있을 것으로 보인다고 주장했다. UC버클리의 시각과학 연구팀은 눈에 존재하는 케라틴 단백질(keratin)의 작은 파편이 병원체를 파괴하는데 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했다. 이 연구자들은 또한 나쁜 병원체에 대해서 인공합성된 케라틴 파편을 테스트했다. 이들 합성 입자들은 살을 갉아먹는 질병이나 패혈증 인두염(Streptococcus pyogenes)이나 설사병(Escherichia coli), 포도상구균 질환(Staphylococcus aureus), 낭포성 섬유증 폐질환(Pseudomonas aeruginosa) 등을 일으키는 박테리아를 효과적으로 막아낼 수 있다.

이번 발견은 학술지인 ‘Journal of Clinical Investigations’지에 발표되었으며 이것은 질병을 일으키는 침입자를 막을 수 있는 강력한 새로운 무기의 개발로 이어질 수 있을 것이다. 이들 케라틴 파편은 상대적으로 쉽게 만들어질 수 있으며 저가의 치료약물로 개발하는데 용이할 것이라고 이 연구의 저자들은 주장했다. 이번 연구의 수석 연구자이면서 캘리포니아 주립대학 버클리의 감염성 질환이나 미생물학의 전문가인 수잔 플라이스직(Suzanne Fleiszig)은 “정말 놀라운 것은 우리 연구에서 발견된 케라틴이 이미 우리 신체에 존재하고 있으며 이것이 독성물질이 아니며 생물학적 적합성을 갖고 있다는 점이다. 작고 자연적으로 발생하는 항균입자는 이미 이전연구에서도 발견되었지만 문제는 이것이 독성물질이나 우리의 몸에서 발견되는 염분농도에 의해 비활성화된다는 점”이라고 말했다.

이러한 새롭게 발견된 작은 단백질은 우리의 상피세포의 세포질과 연결되도록 만드는 사상체 단백질 중에 하나인 사이토케라틴 6A (cytokeratin 6A)에서 얻어진다는 것이다. 플라이스직의 실험실에서 연구를 하고 있는 이번 연구의 주저자인 코니 탬(Connie Tam)은 “우리는 사이토케라틴이 기본적으로 구조적 단백질이라고 생각했다. 하지만 우리 연구를 통해서 이 파편들은 또한 미생물과 싸울 수 있는 능력을 갖고 있었다. 사이토케라틴 6A는 인간의 각막뿐 아니라 피부, 머리카락 그리고 손톱에서도 발견된다. 이들은 우리 몸에 존재하며 지속적으로 미생물에 노출된다. 그래서 신체의 방어의 일부분이 될 수 있다는 것은 이해가 가는 부분”이라고 말했다.

이번 논문에 대한 논평문에서 조지타운 의대(Georgetown University)의 소아외과교수인 마이클 자슬로프(Michael Zasloff)는 “이들 케라틴에서 만들어진 항균 펩타이드는 인간의 전염병을 치료하는데 있어서 새로운 생물학적으로 적합한 약물 후보가 될 수 있다”고 말했다. 플라이스직의 실험실 연구자들은 눈에서 나타나는 감염에 대한 놀라운 회복력 뒤에 나타나는 미스터리를 풀기 위한 노력에서 사이토케라틴 6A를 발견했다. 연구자들은 눈의 표면에는 다른 몸의 표면과는 달리 그곳에서 서식하는 박테리아가 없으며 각막조직은 실험실의 배양실험에서 병원체 덩어리를 완전히 제거하는 결과를 얻었다. 플라이스직은 “건강한 눈의 각막에 감염을 일으키는 것은 매우 어렵다. 우리는 심지어 눈의 표면세포를 손상시키기 위해서 휴지를 이용하기도 했으며 휴지에 박테리아를 바르기도 했다. 하지만 그럼에도 불구하고 박테리아가 각막을 침투하는데 어려움이 나타난다. 그래서 이를 통해 눈에만 특이한 항균요소가 있을 것이라는 생각을 하게 되었다”고 말했다.

이 신비한 물질을 찾기 위해서 연구자들은 인간의 각막 상피세포를 배양했으며 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 박테리아에 노출시켰다. 이들은 질량분석기를 이용하여 어떤 펩타이드가 이 박테리아와 싸우는데 있어서 가장 활동적인가를 조사했다. 사이토케라틴 6A에서 만들어진 펩타이드는 바로 이러한 물질로, 놀랍게도 펩타이드 파편은 10개의 아미노산 길이로 효과적이다. 이 연구자들이 적절한 단백질이라는 것을 확인하기 위해서 유전자-슬라이싱 기술(gene-slicing)을 이용하여 실험쥐의 각막에서 사이토케라틴 6A의 발현을 줄이도록 했다. 이 중요한 방어기제가 약화되면서 많은 양의 박테리아들이 각막에 붙었으며 그 양은 다섯 배 증가했다.

다양한 테스트를 통해 사이토케라틴 6A에서 얻어진 파편은 물에서 박테리아를 죽일 수 있었으며 염수에서도 박테리아를 죽일 수 있었다. 이러한 결과는 인간의 눈물에 들어있는 염분은 이 단백질의 효과를 희석시키지 않는다는 점이다. 다른 실험에서는 사이토케라틴 6A 파편은 박테리아가 상피세포를 공격하는 것을 막았으며 이 단백질은 박테리아 막이 깨지도록 하고 몇 분 안에 병원체를 죽이는 효과를 가져온다. 연구자들은 좀 더 많은 연구를 통해서 신체의 내부 방어 시스템에 존재하는 다양한 각기 다른 케라틴 파편이 존재할 것이라고 보고 있다. 탬은 “케라틴은 새로운 종류의 항균제로 선택적으로 병원체를 죽일 수 있도록 디자인될 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 빌-멜린다 게이츠재단(Bill and Melinda Gates Foundation)과 국립보건연구원(NIH)의 지원을 받아 이루어졌다.

출처: ‘사이언스 데일리’ 2012년 9월 26일

원문참조:

Connie Tam, James J. Mun, David J. Evans, Suzanne M.J. Fleiszig. Cytokeratins mediate epithelial innate defense through their antimicrobial properties. Journal of Clinical Investigation, 2012; DOI: 10.1172/JCI64416

키워드 : 사이토케라틴, 박테리아, 각막

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.sciencedaily.com/releases/2012/09/120924145139.htm

연도: 2012-09-27

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2012.10.06 11:32

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