초록 ▼

본 연구에서는, 다양한 연구 방법의 상호보완을 통한 통합연구 접근을 시도하여 얻어지는 신규 정보들을 활용하여 환경에 존재하는 fluoroquinolone 항생물질의 대사 경로를 구성하고 신규 내성 기작을 도출하고자 하였다.

이를 위하여 환경에서 fluoroquinolone을 변형 또는 분해하는 미생물을 분리를 수행한 결과, aminoglycoside N-acetyltransferase에서 2개의 아미노산이 변형되어, 결과적으로 fluoroquinolone을 N-acetylation 과정을 통해 불활성화하는 AAC(6

본 연구에서는, 다양한 연구 방법의 상호보완을 통한 통합연구 접근을 시도하여 얻어지는 신규 정보들을 활용하여 환경에 존재하는 fluoroquinolone 항생물질의 대사 경로를 구성하고 신규 내성 기작을 도출하고자 하였다.

이를 위하여 환경에서 fluoroquinolone을 변형 또는 분해하는 미생물을 분리를 수행한 결과, aminoglycoside N-acetyltransferase에서 2개의 아미노산이 변형되어, 결과적으로 fluoroquinolone을 N-acetylation 과정을 통해 불활성화하는 AAC(6´)-Ib-cr이 다양한 환경의 미생물에 보전되어 있는 중요한 인자임을 확인하였다. 이 유전자의 내성 기작과 조절 기작을 규명하기 위하여, 이 유전자를 플라스미드 상에 포함하고 있는 폐수처리장 유래 균주인 Aeromonas sp. C3 균주를 사용하였다. 이 균주의 플라스미드 (pAC3)의 유전체를 분석한 결과, fluoroquinolone N-acetyltransferase (AAC(6')-Ib-cr)에 의하여 항생제를 불활성화시키는 것이 확인되었다. 내성의 전파를 확인하기 위하여, 이 유전자를 포함한 플라스미드를 fluoroquinolone 민감성 대장균에 도입하여 내성의 획득을 확인하였으며, 더 나아가 이러한 내성 기작의 발현기작을 단백질체 연구를 통해 규명하였다.

이러한 AAC(6')-Ib-cr의 경우와 같이, 변형된 다른 형태의 AAC(6')-Ib가 환경에 존재한다면 효소의 특성상 새로운 기질 특이성 (내성의 확장)이 발견될 수 있으므로, 환경에 존재하는 이 유전자의 다양한 변형들을 분석하고 그 다양한 변이 중에 신규내성을 검색 및 동정하고자 하였다. 이를 위해, aac(6')-Ib 유전자를 대상으로 하여, 다양한 환경 시료에서 gene-targeted metagenomics 연구를 수행하여, 환경에 존재하는 다양한 변형 유전자들을 확인하였으며, 실제로 이러한 변형 유전자들을 포함한 균주들을 분리하였다. 환경에서 중요한 신규 변형 유전자의 기능 (효소 활성 및 세균 내 내성 기여)을 확인한 결과, 이미 기존에 규명된 기작 (ciprofloxacin의 N-acetylation)을 수행하는 새로운 형태의 내성 인자 3건이 확인되었으며, 이 중 하나의 변이는 기존에 보고되지 않는 신규 내성을 추가적으로 갖는 인자임이 확인되었다. 이 변형 단백질은 4세대 fluoroquinolone에 속하는 gemifloxacin에 N-acetylation과정을 통해 불활성화하는 신규 내성인자임이 확인되었다. 또한, in silico 구조 분석 결과를 통해 신규 변이가 gemifloxaicn과의 결합에 적합한 구조임을 규명하였다.

최종적으로, 환경에서 균주를 분리하여, 특정 유전자의 내성 관련 기능을 유전체 및 단백질체 기반으로 분석 후, 후보 유전자의 다양한 변형주를 환경에서 메타유전체 방법으로 분석하였다. 이를 통해 얻어진 신규 변이인자들의 기능은 분자생물학, 생화학 및 구조학을 통한 연구접근을 통해 분석하여 새로운 계열의 fluoroquinolne을 저해하는 신규 내성 인자를 최초로 규명하였다. 규명된 이 신규인자는 앞으로 이 항생제의 사용과 맞물려 내성의 전파를 막기 위해 주의 깊게 관찰되어야 할 것으로 생각된다.

( 출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 3p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 8
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 9
• Ⅲ. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 10