초록 ▼

연구의 목적 및 내용
■ 박테리아의 비유전성 항생제 내성(persistence)는 항생제의 처리에도 사멸되지 않고 살아남는 subpopulation을 형성하는 성질을 말한다. 이는 항생제 내성 유전자 도입 또는 돌연변이에 의한 항생제 내성(resistance)와는 다르다. 왜냐하면 persister는 normal cell과 유전적으로는 동일하기 때문이다.
■ 본 연구에서는 박테리아가 항생제(Antibiotics)에 대해 비유전성 항생제 내성(Persistence)을 가지게 되는 분자 생물학적 기전(Mechanism)을 규

연구의 목적 및 내용
■ 박테리아의 비유전성 항생제 내성(persistence)는 항생제의 처리에도 사멸되지 않고 살아남는 subpopulation을 형성하는 성질을 말한다. 이는 항생제 내성 유전자 도입 또는 돌연변이에 의한 항생제 내성(resistance)와는 다르다. 왜냐하면 persister는 normal cell과 유전적으로는 동일하기 때문이다.
■ 본 연구에서는 박테리아가 항생제(Antibiotics)에 대해 비유전성 항생제 내성(Persistence)을 가지게 되는 분자 생물학적 기전(Mechanism)을 규명하고 이를 조절하는 방법을 개발하고자 하였다.
연구결과
■ 본 연구를 통하여 아래와 같은 persistence mechanism을 발견/입증하였다.
(1) 비유전성 항생제 내성 population 은 항생제에 의해 hydroxyl radical을 만들지 않는 population이다. Hydroxyl radical은 산소의 존재하에서 생성되므로 산소가 항생제의 효능에 매우 중요한 요인임을 시사한다.
(2) 상기의 조건과 반대로 혐기조건에서 박테리아는 항생제에 대한 완벽한 내성을 갖는다. 이는 항생제의 action에 대한 산소의 중요성을 입증한다.
(3)전자전달계에서 각 complex로의 전자의 전달이 저해될수록 비유전성 항생제 내성도는 높아진다. 즉 산소의 electron acceptor로서의 역할이 저해 될수록 내성도는 높아진다.
(4) 박테리아는 혐기 호흡을 함으로써 전자전달계의 전자 전달을 짧게 끝낼 수 있다. 만약 산소가 아닌 다른 electron acceptor를 이용한다면 항생제의 존재하에서도 박테리아가 살아남을 수 있다.
(5) 호기 상태에서도 혐기 호흡을 통해 비유전성 항생제 내성도를 높일 수 있다. 상기의 결과에서 persister는 혐기 호흡을 하는 세포임을 알 수 있다.
(6) 혐기 호흡에 중요한 각 전자 수용체의 reductase를 knock out 할 시 비유전성 항생제 내성도가 급격히 낮아진다.
(7) 6000여개의 chemical compound에서 10여종의 비유전성 항생제 내성 저해제를 선별 하였음.
연구결과의 활용계획
■ 본 연구 결과를 바탕으로 완벽하게 비유전성 항생제 내성을 없앨 수 있는 방법에 대한 추가 연구를 수행하고자 함.
(1) 선별한 10여종의 비유전성 항생제 내성 저해제를 연구하여 mechanism을 풀고 실제 상용화하기 위한 준비 작업을 수행함.
(2) 비유전성 항생제 내성과 horizontal gene transfer 의 관계, 더 나아가 박테리아의 진화와의 관계에 대한 연구로써 활용 가능함.
■ 항생제 내성균의 출현을 원천적으로 봉쇄할 수 있는 방법의 제시가 가능함.

Abstract ▼

Purpose&contents
Non-inherited bacterial resistance to antibiotics, so called persistence, is the phenomenon that produces subpopulation tolerating antibiotics. The persistence is different from resistance, which is formed by horizontal gene transfer or by mutations, because the persister cells a

Purpose&contents
Non-inherited bacterial resistance to antibiotics, so called persistence, is the phenomenon that produces subpopulation tolerating antibiotics. The persistence is different from resistance, which is formed by horizontal gene transfer or by mutations, because the persister cells are not genetically different from normal cells.
In the present study, we tried to elucidate the molecular mechanism of persistence and developed the regulation strategy of this phenomenon.
Result
We elucidated following mechanisms on the persistence.
(1) The persister cells are those that do not produce hydroxyl radicals. Because hydroxyl radicals are produced in the presence of oxygen, the oxygen is the most important factor in the persistence.
(2) In anaerobic condition, bacteria tolerate antibiotics. Hydorxyl radicals are not produced in anaerobic condition.
(3) When the electron transport chain is blocked, the fraction of persister cells is elevated indicating that the importance of oxygen as electron acceptor when persister cells are produced.
(4) If other electron acceptors are used such as fumarate and nitrate, persisters are enriched even in the oxygen-rich conditions.
(5) Knock-out of fumarate reductase operon induced persistence-null population.
(6) Inhibition of fumarate reductase reduced the occurrence of persister cells.
Expected Contribution
- Prevention of overuse of antibiotics
- Possible application to antibiotics resistant microorganism such as superbacteria
- Possible revisiting current antibiotics
- Application to meat, fishery and so on.
- Prevent the occurrence of resistant cells

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구 계획 요약문 ... 4
• 연구 결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 29
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 30
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 31
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 32
• 8. 참고 문헌 ... 33
• 9. 연구성과 ... 34
• 10. 기타사항 ... 34
• 대표연구성과 ... 35