리스테리아균 감염질환 치료제 개발 단초 찾았다
리스테리아균 감염질환 치료제 개발 단초 찾았다
강원대 윤성일 교수팀, 식중독균 유발 리스테리아균 편모 생성조절 기전 규명
  • 박원진
  • admin@hkn24.com
  • 승인 2022.10.26 10:31
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

[헬스코리아뉴스 / 박원진] 식중독을 유발하는 리스테리아균(Listeria monocytogenes)의 인간 감염 과정에서 중요한 역할을 담당하는 편모의 생성 조절 기전이 밝혀졌다. 이번 연구는 리스테리아균 감염질환 치료제 개발의 단초가 될 것으로 기대된다.

강원대학교 의생명융합학부 윤성일 교수(제1저자 조소연·나혜원 대학원생) 연구팀은 리스테리아균의 편모 생성이 온도에 따른 GmaR(항억제 인자) 단백질의 독특한 구조적 변화에 의해 제어된다는 사실을 규명했다고 26일 밝혔다.

 

(왼쪽부터) 윤성일 교수, 조소연·나혜원 대학원생.
(왼쪽부터) 윤성일 교수, 조소연·나혜원 대학원생.

리스테리아균은 온도에 따라 운동방식이 다른데, 30도 이하 환경에서는 편모를 이용해 능동적으로 운동하고 증식한다. 하지만, 37도 체내 환경에서는 편모 단백질이 선천성 면역 반응을 일으키고 다양한 항체반응을 유도하기 때문에 편모의 발현을 억제하고 인간 액틴 단백질을 중합해 운동성을 획득한다.

온도에 따른 리스테리아균의 편모 단백질 발현은 전사억제 인자인 MogR 단백질과 항억제 인자인 GmaR 단백질을 통해 정교하게 조절되지만, GmaR-MogR 시스템이 온도에 따른 편모 형성에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 구조적, 분자적 기전은 최근까지 밝혀지지 않았다.

 

[용어설명]

* 리스테리아균 : 병원성 세균으로 육류, 유제품 등을 오염시켜 식중독 증상을 유발한다. 면역저하자의 경우 패혈증, 뇌수막염 등의 심각한 질환을 야기한다.

* 편모 : 세균 표면에 부착된 채찍 모양의 구조물로, 회전을 통해 세균에 운동성을 제공한다.

* 전사억제 인자(transcriptional repressor) : DNA 유전암호가 RNA중합효소에 의해 전령RNA(mRNA)로 옮겨지는 전사(transcription) 과정을 억제하는 단백질이다.

* 항억제 인자(antirepressor) : 전사억제 인자에 결합하여 전사억제 기능을 저해하는 단백질이다.

연구팀은 엑스선 결정학을 이용해 GmaR 단백질의 단독 구조 및 MogR 단백질에 결합했을 때의 구조를 원자수준에서 규명하고, 3차원 구조 분석과 생물리화학 및 세포실험을 통해 GmaR-MogR 시스템의 작동방식을 제시했다.

낮은 온도에서 GmaR 단백질은 환형의 단량체로 존재하며 MogR의 멀리 떨어진 두 부위를 직접적으로 인식함으로써 MogR의 편모 단백질 발현 억제능력을 무력화시키고 결국 편모 발현을 유도한다.

연구팀은 온도가 올라감에 따라 GmaR 단백질이 변성되어 MogR 결합능을 소실한 비정상적 응집체를 형성한다는 사실도 밝혀냈다.

37도에서 만들어진 GmaR 응집체는 MogR에 결합하지 못 하기 때문에 MogR이 정상적으로 기능하게 하고, 결국 편모 단백질 발현이 억제된 것을 확인했다.

윤성일 교수는 “이번 연구는 리스테리아균의 온도 적응방식을 구체적으로 규명한 데 의의가 있다”며 “리스테리아 감염증에 특이적이고 선택적인 약물을 개발할 수 있는 토대가 될 것으로 기대한다”고 소감을 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 생화학·분자생물학분야 국제학술지 ‘뉴클레익 애시드 리서치(Nucleic acids research)’ 10월 26일(한국시간)자에 게재됐다.

 

(그림1) 낮은 온도에서의 GmaR-MogR 복합체의 삼차원 구조GmaR은 도메인 별로 다른 색깔의 표면으로 표시되어 있으며, MogR은 녹색 리본 구조로 나타냈음. GmaR은 항억제 도메인의 site 1과 site 2 두 부분을 이용해 MogR에 결합함.
(그림1) 낮은 온도에서의 GmaR-MogR 복합체의 삼차원 구조
GmaR은 도메인 별로 다른 색깔의 표면으로 표시되어 있으며, MogR은 녹색 리본 구조로 나타냈음. GmaR은 항억제 도메인의 site 1과 site 2 두 부분을 이용해 MogR에 결합함.
(그림2) 온도에 따른 리스테리아균 편모 형성 조절 모식도(A) 30도 이하의 체외 환경에서 리스테리아균의 GmaR은 환형의 단량체로 존재하며 전사억제 인자인 MogR에 이중 결합하여 MogR의 기능을 저해함. 편모 유전자의 전사가 유도되어 편모를 형성할 수 있고 편모를 이용한 운동성을 획득함.(B) 37도 체내에서 리스테리아균의 GmaR은 응집되어 MogR에 결합하지 못 함. 따라서 MogR은 편모 유전자의 작동자에 결합하여 편모 유전자의 전사를 억제하고 결국 편모를 형성하지 못 함. 대신 체내의 액틴 단백질을 중합하여 운동성을 가짐.
(그림2) 온도에 따른 리스테리아균 편모 형성 조절 모식도
(A) 30도 이하의 체외 환경에서 리스테리아균의 GmaR은 환형의 단량체로 존재하며 전사억제 인자인 MogR에 이중 결합하여 MogR의 기능을 저해함. 편모 유전자의 전사가 유도되어 편모를 형성할 수 있고 편모를 이용한 운동성을 획득함.(B) 37도 체내에서 리스테리아균의 GmaR은 응집되어 MogR에 결합하지 못 함. 따라서 MogR은 편모 유전자의 작동자에 결합하여 편모 유전자의 전사를 억제하고 결국 편모를 형성하지 못 함. 대신 체내의 액틴 단백질을 중합하여 운동성을 가짐.

 



      • 회사명 : 헬코미디어
      • 서울특별시 마포구 월드컵로10길 5 2층
      • 대표전화 : 02-364-2002
      • 청소년보호책임자 : 이순호
      • 제호 : 헬스코리아뉴스
      • 발행일 : 2007-01-01
      • 등록번호 : 서울 아 00717
      • 재등록일 : 2008-11-27
      • 발행인 : 임도이
      • 편집인 : 이순호
      • 헬스코리아뉴스에서 발행하는 모든 저작물(컨텐츠, 기사)는 저작권법의 보호를 받는 바, 무단·전재·복제·배포 등을 금합니다.
      • 「열린보도원칙」 당 매체는 독자와 취재원 등 뉴스이용자의 권리 보장을 위해 반론이나 정정보도, 추후보도를 요청할 수 있는 창구를 열어두고
        있음을 알려드립니다. 고충처리인 이슬기 02-364-2002 webmaster@hkn24.com
      • Copyright © 2023 헬스코리아뉴스. All rights reserved. mail to admin@hkn24.com
      ND소프트
      편집자 추천 뉴스
      베스트 클릭