국내 연구진이 건강한 한국인의 장에서 서식하는 유익균의 유전체적 차이와 진화를 연구했습니다.
한국생명공학연구원(생명연) 생물자원센터 이정숙 박사팀은 장내 미생물 중 하나인 아커만시아 뮤시니필라(Akkermansia muciniphila, 아커만시아) 균주의 유전체 비교 분석을 통해, 해당 균주의 특징과 다른 균주들과의 경쟁우위를 규명하였다고 밝혔는데요. 이를 통해 향후 한국인 맞춤 차세대 프로바이오틱스 균주 개발과 마이크로바이옴 치료제 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
아커만시아는 장 점막에 서식하는 균주로서 장 건강을 비롯하여 비만, 대사증후군, 제2형 당뇨병과 같은 다양한 대사장애와 폐암, 피부암 환자의 치료에 긍정적인 효과를 끼치는 것으로 알려져 있습니다. 이런 이유로 차세대 프로바이오틱스의 유력한 후보로 주목받고 있는데요. 현재 국내외 여러 기업에서 연구개발 및 상용화를 목표로한 연구가 활발하게 이뤄지고 있습니다.
다만, 아커만시아 균주의 치료 효능이 균주의 유래에 따라 다르다는 연구 결과들이 발표되고 있으나 그 원인에 관해서는 아직 보고된 바가 없었는데요. 이에 연구팀은 건강한 한국인의 분변으로부터 아커만시아 균주를 확보하고 해외 유래 균주들과의 전장 유전체 비교 분석(whole-genome sequencing)를 했습니다. 그 결과 한국인 유래 아커만시아 균주에만 특이적으로 설파타제라는 효소의 활성 조절 유전자가 존재함을 확인했습니다. 이와 같은 결과는 (1) 한국인 유래 아커만시아 균주가 영양분인 점액(musin)의 분해력이 우수하여 그 부산물을 주변의 유익균에게 제공할 수 있고, (2) 장내 병원균의 생장을 저해하여 장내 정착과 다른 장내 미생물들과의 경쟁에서 우위를 차지할 수 있도록 진화되었음을 의미하는 것입니다.
연구책임자인 이정숙 박사는 “차세대 프로바이오틱스 균주로 각광받는 아커만시아의 치료 효능이 균주별로 상이하고 대부분의 연구가 해외 유래 균주로 수행되는 아쉬움이 있었다”라며, “한국인으로부터 분리한 아커만시아 균주의 경쟁우위를 토대로 한국인 맞춤 차세대 프로바이오틱스 개발과 마이크로바이옴 치료제 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔습니다.
이번 연구는 마이크로바이옴 분야의 세계적인 저널인 Gut Microbes 3월 9일자 온라인 판에 게재됐습니다.
논문명 : The evolution and competitive strategies of Akkermansia muciniphila in gut
#용어설명
1. 아커만시아 뮤시니필라(Akkermansia muciniphila)
장내 세균의 하나로 장 점막에 서식하며 절대 혐기성, 그람 음성, 포자 비생성, 비운동성 균주로서 탄소 및 질소 공급원으로 장 상피세포에서 생성되는 고분자 당단백질인 뮤신(mucin)을 이용함
- (절대 혐기성) 산소가 있으면 살 수 없는 세균으로, 산소 대신 황산염, 질산염, 철 등을 이용하여 생장함
- (그람 음성) 세균의 중요한 분류방법인 그람염색법에 음성인 결과를 보이는 세균을 말한다. 성질의 차이는 세포 내부를 에워싸고 있는 세포벽 구조 차이에 기인함
- (뮤신, mucin) 인체에서 분비되는 점액에 끈기를 부여하는 당단백질의 일종으로, 대표적으로 턱밑샘 뮤신, 위점막뮤신, 소장뮤신 등이 있음
2. 전장유전체분석(whole-genome sequencing)
질환 및 약물 반응성에 대한 유전적 요인을 총체적으로 연구하는 기법
3. 차세대 프로바이오틱스(Next-generation probiotics, NGPs)
프로바이오틱(probiotic)은 적당량을 섭취했을 때 인체에 이로움을 주는 살아있는 균을 총칭하는 말로 우리 몸에 이로운 효과를 주는 미생물을 의미함. 현재까지 알려진 대부분의 프로바이오틱은 유산균을 포함한 젖산균이며 차세대 프로바이오틱스는 마이크로바이옴과 프로바이오틱스 연구에 기반한 미생물제제임
4. 설파타제(sulfatase)
유기 황산염을 무기 황산염과 알코올로 분해하는 반응을 촉매하는 가수분해효소의 일종으로 mucin 이용에 영향을 미침
