| 초록 |
□ 연구개요 스트레스에 노출된 세균은 종종 다당류, 단백질, 핵산 등을 이용, 바이오필름을 형성하고 그 내부에서 서로 뭉쳐 자라는 독특한 생장 패턴을 보임. 바이오필름 형성은 세균의 항생제 저항성 및 (특히 병원성 세균의 경우) 숙주 내 환경에서 세균의 생존에 중요한 역할을 함. 독성단백질 MgtC는 숙주 외 저농도 Mg2+ 환경과 면역세포 내에서 병원균 살모넬라의 바이오필름 형성을 조절함이 보고되었음. 기존 연구는 MgtC에 의한 세포 내 ATP 농도 조절과 저농도 Mg2+ 환경에서 발생하는 살모넬라 바이오필름 형성 사이의 상관관계를 보여준 바 있음. 하지만 본 연구에서 본 연구진은 MgtC에 의한 막전위(membrane potential) 유지가 살모넬라 바이오필름 형성 억제의 원인임을 밝혔고, 더 나아가 이는 막전위에 따라 일어나는 셀룰로스 합성 유전자의 발현 수준과 상관관계가 있음을 규명하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 (1) Microplate 배양을 이용한 살모넬라 바이오필름 형성 조사법 구축 - 현재까지 살모넬라의 부유 바이오필름을 관찰하기 위해서는 시험관 배양과 그 상황에서 만들어지는 바이오필름의 염색과 같은 고전적인 방식이 이용되었음. - 본 연구진은 살모넬라 microplate 배양에서 microplate reader를 이용, 실시간으로 균의 생장과 바이오필름 형성을 동시에 확인할 수 있는 방법을 구축하였음. (2) MgtC에 의한 ATP 농도 조절과 바이오필름 형성 사이의 상관관계 재조사 - 본 연구진은 발현수준이 제어 가능한 재조합 ATPase 발현 시스템을 구축하고, 이를 이용하여 MgtC에 의한 세포 내 ATP 농도 조절이 살모넬라 바이오필름 형성에 미치는 영향을 재조사하였음. - 그 결과 기존 연구결과와는 다르게 세포 내 ATP 농도는 바이오필름 형성과 연관이 없음을 확인하였음. (3) 막전위에 의한 살모넬라 바이오필름 형성 조절 기전 규명 - 본 연구진은 MgtC에 의해 유지되는 proton motive force (PMF)가 바이오필름 형성 억제의 원인임을 규명하였음. - 특히 PMF를 이루는 두 요소 중, K+ 이온 이동에 따른 막전위가 바이오필름 형성조절에 기여함을 규명하였음. - 더 나아가 막전위는 바이오필름 주성분인 셀룰로스의 합성을 담당하는 유전자 발현 조절을 통해 살모넬라 바이오필름 형성을 조절함을 규명하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) (1) 독창적 연구결과 발표 - 바이오필름 형성은 세균감염 치료에 큰 장애가 됨. 현재 막전위에 의해 바이오필름 형성이 조절된다는 보고는 극소수에 불과하며, 그 자세한 기전은 불분명함. 따라서 막전위 조절을 통한 바이오필름 형성 조절 기전과 이 결과가 세균-숙주세포 상호작용에서 갖는 생물학적 의의 규명을 목표하는 본 연구는 독창성 있는 결과를 낼 수 있고 영향력이 큰 논문 발표로 이어질 수 있음. (2) 세균 감염질환 제어 방법 개발의 단서 제공 - mgtC 유전자는 살모넬라 뿐 아니라 다른 종의 세포 기생 병원균(결핵균, 브루셀라균)에서도 주요 병원성 유전자로 알려져 있음. 따라서 본 연구를 통한 mgtC 기능의 확대발전은 MgtC를 타깃으로 하는 병원균의 새로운 감염 제어법 개발에 기초를 제공 할 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
