약학부 김도희 교수 연구팀이 법정감염병인 레지오넬라증을 유발하는 레지오넬라균의 생존 전략인 HEPN-MNT 독소-항독소 시스템 조절 기전을 규명했다. 이 연구를 통해 기존 항생제에 내성을 유발하지 않고 병원균의 자살을 유도하는 메커니즘을 밝혀내면서 새로운 항생제 개발에 기여할 것으로 기대된다. 

논문 제목: 레지오넬라균 유래 HEPN-MNT 독소-항독소 시스템의 독특한 조절 기전 규명(Structural insight into the distinct regulatory mechanism of the HEPN–MNT toxin-antitoxin system in Legionella pneumophila)

그동안 병원균은 항생제에 내성이 생기는 탓에 기존과 다른 새로운 기전의 항생제 개발이 요구돼왔다. 항생제로 죽일 수 없는 슈퍼박테리아로 2017년 전 세계에서 70만명 이상이 사망한 것으로 알려졌다.

연구팀은 병원균에 내재한 독소 단백질의 제어를 방해해 세포자살을 유도하는 기작을 토대로 항생제의 새로운 기전을 고안하기 위해 독소-항독소 단백질 연구를 수행했다. 이 독소-항독소 단백질은 전사, 복제, 번역 등 병원균의 필수적인 세포 대사 과정에 관여하며 항생제 내성이나 지속적 감염 등에 주요한 역할을 한다고 알려져 있다. 

연구팀은 이 연구에서 그람 음성균인 레지오넬라균 유래의제7유형 독소-항독소 그룹에 속한 HEPN-MNT 단백질의 새로운 활성 제어 체계를 규명했다. 독소 단백질이 사량체* 형성을 통해 스스로 자기 억제 기전을 가지며, 항독소단백질이 어떻게 독소단백질을 제어하는지 밝혀냈다.

*사량체(tetramer): 4개의 단위체로 구성된 단백질 구조

김도희 교수는 "인체에는 존재하지 않으면서 병원균의 자살을 유도할 수 있는 독소-항독소단백질 HEPN-MNT 단백질의 구조생물학적 연구를 통해 새로운 항생제 개발의 포문을 열었다는 점에서 의의가 있다"며 "인체 병원균의 생존 기작, 감염 후 기작 등에 관한 후속 연구 수행에 밑바탕이 될 것으로 기대된다"고 밝혔다. 

한편, 이번 연구는 김도희 교수가 아주대 이봉진 교수, 서울대 한병우 교수와 공동으로 수행했다. 해당 내용은 글로벌 출판사 스프링거 네이처(Springer Nature)에서 발간하는 Nature Communications(IF=14.7, JCR 5.97%) 2024년 11월호에 게재됐다.