[과학을 읽다]항생제를 넘어서다

건국대 연구팀, 항생제 대체 '향균 펩타이드' 대량 생산 기술 개발

▲개량된 녹색 형광 단백질을 이용한 항균 펩타이드 생산 과정 모식도.[자료제공=건국대]

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 항생제를 대체할 수 있는 '항균 펩타이드' 대량생산 기술을 개발했습니다. 항균 펩타이드는 항균 활성을 갖는 작은 단백질을 말합니다. 기존 항생제에 내성이 있는 균에도 항균력이 뛰어납니다. 새로운 내성균의 출현도 거의 일으키지 않아 차세대 항생물질로 각광을 받고 있는 단백질입니다.

항균 펩타이드는 동식물을 비롯한 대부분의 생명체들이 감염과 같은 외부 위험으로부터 스스로를 보호하기 위해 사용되는 선천성 면역 물질입니다. 현재까지 박테리아, 무척추동물, 척추동물, 식물을 포함한 다양한 종으로부터 자연 유래 3900여개, 합성 펩타이드 1600여개 등 총 5500여 가지 이상의 항균 펩타이드가 보고됐습니다. 무엇보다 기존 항생제에 대한 내성 문제를 해결하기 위한 대안으로 각광받고 있습니다.

항균 펩타이드는 화학합성과 유전공학적 발현을 통해 생산이 가능합니다. 화학합성의 경우 펩타이드의 길이에 따른 생산의 제약이 있고 산업적 규모로 이뤄질 경우 비용이 높기 때문에 대량 생산에 적합하지 않았습니다. 연구팀은 안정적이고 높은 효율의 발현 시스템을 개발하기 위해 생물학 분야에서 가장 보편적으로 사용되는 단백질 중 하나인 녹색형광단백질(GFP)의 메티오닌(methionine)을 제거하고 녹색형광단백질의 루프 지역(loop region)에 항균 펩타이드를 삽입하는 아이디어를 활용했습니다.

이 융합 단백질 (fusion protein)은 불용성 단백질로 숙주세포 내에서 응집체 형태 (inclusion body)의 활성을 띠지 않는 상태로 발현돼 항균 펩타이드의 자체 독성으로 숙주세포의 성장을 저해하는 기존의 문제점을 극복했습니다. 숙주세포 내에서 생산된 펩타이드의 분해를 막아 항균 펩타이드를 포함한 세포 내에서 독성을 나타내는 유용한 펩타이드와 기능성 단백질의 효율적 생산이 가능한 기술을 개발했습니다.

이번 연구는 박찬규 건국대학교 동물생명과학대학 줄기세포재생생물학과(옛 동물생명공학과) 연구팀이 수행했습니다. 연구결과는 과학저널 네이처의 자매지인 '사이언티픽 리포트(Scientific Report)' 11일자 온라인 판에 실렸습니다.

박찬규 교수는 "이번 연구는 산업적 의미가 크며 현재 국제특허(PCT) 출원을 진행하고 있다"며 "자연계 생명체에서 사용되는 방어기전 중 하나인 항균 펩타이드에 대한 연구 촉진을 위한 핵심 기술을 확보했고 항균 펩타이드의 경제적 생산과 산업화를 촉진 시킬 수 있는 발판이 될 것"이라고 말했습니다.