캐리백 메커니즘의 전반적인 개념도(a)와 박테리아 및 DNA의 캐리백 메커니즘 모식도.KAIST 제공
인체 감염균이 항생제에 대한 내성을 갖는 대표적인 방법은 항생제 내성 유전자를 얻는 것이다.
항생제 내성 유전자는 항생제를 생산하는 곰팡이나 악티노박테이라에 있다.
그러나 지금까지 어떤 방법으로 항생제 내성 유전자가 인체 감염균에 전달되는지는 밝혀지지 않았다.
이상엽 교수팀은 내성 유전자가 직접적으로 인체 감염균에 전달되는 것이 아니라 복잡한 과정으로 이뤄진다는 사실을 생물정보학적 분석과 실험을 통해 규명했다.
먼저 인체 감염균과 방선균이 바게리아간 접합에 의해 인체 감염균의 DNA 일부가 방선균으로 들어간다.
이때 내성 유전자 양쪽 주위에도 감염균의 DNA가 들어가는 경우가 생기는데 방선균이 죽어 세포가 깨지면 내성 유전자와 감염균의 DNA 조각이 포함된 DNA가 함께 나온다.
배출된 내성 유전자에는 인체 감염균의 일부 DNA가 양쪽에 공존하고 있으며 이 때문에 감염균은 자신의 유전체에 재삽입이 가능해져 항생제 내성을 갖게 된다.
연구팀은 이 과정을 캐리백(Carry-back)이라고 명명했다.
이상엽 교수는 “이번 연구결과는 인체 감염 유해균들이 항생제 내성을 획득하는 방식 중 한 가지를 제시한 것”이라며 “병원 내, 외부의 감염과 예방 관리시스템, 항생제의 올바른 사용에 대해 다시 한 번 생각할 수 있는 기회를 제공할 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 6월7일자 온라인 판에 게재됐다.
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