생강에서 유래한 유효 성분의 구조를 바꿔 새로운 생물막 저해제로 이용하려는 시도가 나왔습니다. 고려대학교 약학과 변영주 교수 연구팀이 고려대학교 건축사회환경공학부 박희등 교수 연구팀과 함께 생강의 유효 성분 중 하나인 6-진저롤 구조를 변형하여 녹농균의 생물막 형성을 억제할 수 있는 유도체를 개발했다고합니다. 해당연구는 <Journal of Medicinal Chemistry>에 게재됐습니다.
생강 주요 성분으로 생물막 형성 억제 기술 개발
생물막(biofilm)이란 미생물이 다양한 표면에 붙어 형성된 막 형태의 구조물로 끈적끈적한 분비물에 둘러싸인 미생물 군집입니다. 생물막이 의료기기, 인체조직, 수도관, 수처리 필터 등 다양한 표면에 형성되면 감염, 오염, 부식 등의 문제를 발생시킵니다. 생물막 억제를 위해 항미생물제가 주로 사용되지만 미생물 내성이나 인체 독성을 유발할 수 있어 고농도 사용이나 지속 사용은 제한됩니다.
연구팀은 생강에서 유래한 6-진저롤 유도체가 생물막 형성에 관여하는 정족수 인식 기작을 방해하여 고효율의 생물막 형성 억제 효과를 지속할 수 있음을 알아냈습니다. 6-진저롤 유도체가 녹농균 생물막 형성에 관여하는 정족수 인식 수용체 중 하나인 RhlR 단백질에 강하게 결합하여 생물막 형성을 억제한 겁니다.
- 6-진저롤(6-Gingerol)
생강의 주요 성분. 생강 특유의 맛과 향의 원인이 됩니다.
- 정족수 인식(Quorum sensing)
세포 간 신호전달 기전으로, 세포 밀도에 의해 증가된 신호물질을 인식해 생물막 형성을 포함한 분화, 증식, 독성물질 생산 등의 생리적인 변화를 유도합니다.
- 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)
생물막 형성에 관여하는 대표 미생물로, 토양, 물, 피부 등 다양한 환경에서 발견됩니다.
6-진저롤 유도체는 미생물에 독성이 없으며, 생물막 형성을 74% 억제시켰습니다. 또한, 녹농균의 독성인자를 감소시켜 녹농균에 감염된 밀웜의 생존률을 2.7배 증가시키는 효과를 보였습니다. 참고로 밀웜(Mealworm)은 딱정벌레목 거저리과에 속하는 애벌레로 세균감염 실험에 사용되는 곤충 모델입니다.
연구팀은 대량으로 합성할 수 있는 6-진저롤 유도체를 항생제와 병용투여할 경우 항생제의 용량을 낮출 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 생강이라는 천연물질에서 유래한 유도체로, 다양한 산업현장 에서 발생하는 막힘, 오염 방지에 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.
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