해마다 여름철만 되면 어김없이 찾아오는 비브리오 패혈증으로 인해 우리나라에서는 매년 20~40명의 사망자가 발생하고 있는데 생명연 김명희 박사팀과 서울대 최상호 교수팀이 비브리오 패혈증균이 어떤 과정을 통해 몸속에서 생존·성장해 최종적으로 병원성을 갖는지에 대한 메커니즘을 규명함으로써 비브리오 패혈증 치료제 개발에 청신호가 켜졌다.

이번 연구는 미래창조과학부(글로벌프론티어 의약바이오컨버젼스연구단, 중견연구자지원사업), 생명연(KRIBB) 전문연구사업 및 농림수산식품기술기획평가원의 지원으로 수행됐고, 연구결과는 최근 미국국립과학원회보지(PNAS)에 온라인으로 게재됐다.

논문명 : Structural insights into the regulation of sialic acid catabolism by the Vibrio vulnificus transcriptional repressor NanR

비브리오 패혈증균(Vibrio vulnificus)에 감염된 환자중에서 특히 면역력이 감소된 간질환 환자나 당뇨병·폐결핵·신부전증 등의 만성질환자들은 패혈증으로 전환될 가능성이 높고, 전환시 사망률이 50%이상이며, 발병 후 사망까지 2~3일밖에 안 걸릴 정도로 비브리오 패혈증균은 진행속도가 빠른 세균이다.

실제로 2011년엔 감염자 51명 중 26명이, 2012년에는 68명 가운데 39명이 사망했다.

패혈증 비브리오균이 인체 내로 감염시, 병원성을 발휘하기 위해서는 영양원이 한정되어 있는 인체 내에서 어떤 과정을 통해 생존·성장하여 최종적으로 병원성을 갖는지에 대한 메커니즘을 규명하는 것이 비브리오 패혈증 치료제 개발에 매우 중요하다.

비브리오 패혈증균이 인체 내로 감염이 되면 패혈증균은 자신의 생존·성장을 위한 에너지원을 필요로 하게 되는데, 이 때 사람의 장(腸)에 존재하는 N-아세틸뉴라믹산을 에너지원으로 이용하기 위해 대사작용을 시작한다.

연구에 따르면 인체 내에서 패혈증균의 대사작용이 시작되면 대사 중간체들이 생성되는데 연구팀은 그 중 N-아세틸만노사민 6-인산(N-acetylmannosamine 6-phosphate, ManNAc-6P)이라는 중간 대사체가 패혈증균의 NanR 단백질과 결합함으로써 NanR 단백질의 구조를 변형시키며 NanR 단백질 구조가 변형되면 장(腸)내에서 N-아세틸뉴라믹산을 대사해 대체 에너지원으로 활용할 수 패혈증균의 대사 유전자(효소)들의 발현이 증가하면서 패혈증균이 병원성을 발휘한다는 사실을 밝혔다.

정상 비브리오 패혈증균과 N-아세틸만노사민 6-인산 결합력이 결핍된 NanR 단백질을 보유하고 있는 돌연변이 비브리오 패혈증균을 쥐에 감염시켜 비교한 결과, 돌연변이 비브리오 패혈증균은 정상적인 균에 비해 병원성력이 월등히 저하됨을 확인했다.

연구에 참가한 김명희 박사와 최상호 교수는 “이번 연구결과는 식중독균을 선택적으로 통제·제어할 수 있는 새로운 항미생물소재 개발에 활용될 수 있으며, 패혈증균의 인체 내 생존 억제 물질 개발에 필요한 원천기술로 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.