| 초록 |
□ 연구개요 극한 환경에서 생존하는 세균은 고유의 방어 및 해독 기전을 가지고 있으며 진화를 통해 더욱 발전된 형태의 메커니즘을 활용하여 안정적이고도 효율적인 성장을 함. 이러한 진화는 항생제 작용에 있어 문제가 됨. 본 연구에서는 세균의 항생제 및 UV에 의한 진화적 유전체 변화 및 후성 유전체 연구를 수행하였음. 실험실-진화항생제 내성 세균의 진화 기전을 구명하기 위해, 1) 환경 스트레스 유도 실험실-진화 세균 유전체 가소성 연구, 2) 실험실-진화 세균 후성 유전체 연구, 3) 실험실-진화 세균적응 진화 연구를 진행함. □ 연구 목표대비 연구결과 최근 중환자실에서 다제내성 획득으로 큰 문제가 되고있는 Acinetobacter 종 세균과 UV와 방사선 등 극한 환경 조건에서 생존률이 우수한 Deinococcus 종에서의 실험실-진화 항생제 내성 균주를 제작 및 확보하여 연구를 수행하고자 함. ▶ 환경 스트레스 (UV, 항생제 등)에 의해 유도된 실험실 내 UV, 항생제 저항성을 획득한 진화 균주를 확보하여 이들의 비교 유전체, 전사체 분석을 수행할 것임. D. metallilatus 균을 UV 노출 및 지속적 계대배양을 통한 실험실-진화 균주를 제작하여 생물막 우수 실험실-진화 균주들의 염색체 대량 유전체 결실 및 단편화가 내부적 스트레스를 유도하며 결과적으로 스트레스 방어 유전자들의 발현 및 생물막형성 증가를 실험적으로 증명함. ▶ UV와 항생제 저항성을 획득한 실험실-진화 균주의 DNA 메틸화 패턴을 분석하여 환경 스트레스에 의한 핵심 유전자 변이를 파악하고자 함. 이에 대한 연구 결과로 A. baumannii Lab-WT 균주 유전체 내 dam 및 dcm 의 다중 사본을 확인하여 CRISPR/Cas9 기반 knockout 완료 후 전사체 분석 기반 하향 조절 유전자들의 생물막 형성 관여 및 dam 유전자 결실로 인한 stationary phase의 두드러진 생물막 형성 감소 가능성과 항생제 감수성 증가, dcm 유전자 손실로 인한 운동성 증가를 증명함. ▶ 항생제 내성 획득과 관련한 실험실-진화 세균의 유전체 변이 연구뿐만 아니라 표현형적 진화 특성을 탐색하고자 함. 이에 대한 연구 결과로 임상적으로도 중요한 장내 환경에 서식하는 통성 혐기성 그람 양성 세균인 E. faecalis 및 E. faecium에서 외막에 작용하는 PMB에 대한 항생제 민감성을 cell density를 통해 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 세균의 유전체 가소성 및 적응 진화에 대한 이해는 환경 스트레스 저항 세균에 대한 새로운 항생제 타깃 개발 및 질병 치료, 환경 문제 해결을 위한 중요한 선결과제임. 대표적인 병원균으로 알려진 Acinetobacter baumannii 균과 유전체 복원 능력이 우수한 Deinococcus metalilatus 균주를 활용하여 극한 환경에서의 대사 및 저항성 획득 기전을 구명하는 연구는 매우 독창적이고 산업적으로 병 및 환경 문제 해결을 위한 신약 또는 물질 개발 등의 초석이 될 것으로 기대됨. 이는 유전자 발현 및 조절, 돌연변이의 제작, 유전체 분석, 단백질 과발현, 크로마토그래피와 같은 분석기기의 조작 등 매우 고도의 기술이 요구되는 다양한 실험방법들을 포함함. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
