산소 없이 사는 미생물 생존 원리 밝혔다

한국연구재단 연구팀 규명...Osm1 단백질 관여

생명 활동에 꼭 필요한 산소가 없어도 미생물이 생존하는 원리가 규명됐다.

한국연구재단은 박현호 중앙대학교 교수와 김성환 첨단의료복합단지 신약개발지원센터 박사 공동 연구팀이 산소 없이 미생물이 원활히 에너지를 만들고 단백질을 생성하는 핵심 요인을 규명했다고 27일 밝혔다.

산소는 세포 내에서 에너지를 만들어 내고 정상적인 단백질 접힘이 일어나게 하는 등 생존에 필수적인 역할을 한다.

산소 없이 살아가는 암세포나 일부 미생물들은 산소의 기능을 무엇으로 대체하는지 아직까지 학계의 수수께끼로 남아 있었다.

연구팀은 빵이나 맥주를 만들 때 사용되는 효모로부터 산소가 없을 때 과발현되는 단백질에 주목했다. Osm1이라는 단백질로 인해 산소 없이도 물질 대사가 이뤄지고 에너지 생성이 유도된다.

연구 결과, Osm1 단백질의 각기 다른 부분에 두 개의 FAD 조효소가 결합되면서 전자 수용체의 역할을 수행,산소가 없는 상태에서도 전자 전달이 용이하게 한다. FAD 조효소는 플라빈 효소 군의 조효소로서, 생체 내 산화환원계에서 수소, 전자 전달에 관여한다.

Osm1 단백질의 3차 구조. 예상됐던 FAD 조효소 결합 부위 외 새 부위에 또 다른 FAD가 발견됐다. 두 번째 FAD의 기능과 이 두 번째 조효소 결합 부위가 Osm1의 기능에 중요함을 보줬다.

이런 성질을 바탕으로 Osm1은 산소 없이 소포체에서 만들어지는 단백질의 접힘 과정에도 관여했다. 새로 생성된 단백질의 황 원소 간 결합을 형성하도록 유도해 단백질이 제 기능을 할 수 있는 정상적인 형태를 이루게 되는 것이다.

박현호 교수는 “혐기성 미생물에서 산소의 역할을 대신하는 존재를 규명한 연구”라며 “질병을 유발하는 재선충, 사상충 등 선충의 예방제 및 치료제 개발에 핵심 정보를 제공할 것으로 기대한다”고 연구 의의를 설명했다.

이번 연구는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션' 11월19일자 논문으로 게재됐다.