NRF, 산화스트레스 물질에 미생물이 살아남는 메커니즘 규명

[이데일리 오희나 기자] 한국연구재단(이사장 조무제)은 이봉진 교수(서울대) 연구팀이 미생물 몸 안으로 외부의 산화스트레스 물질이 들어왔을 때 미생물이 대응하는 새로운 메커니즘을 원자 수준에서 발견했다고 29일 밝혔다.

산화스트레스 물질은 미생물이나 사람의 세포 속의 안정된 산화환원 반응을 방해해 세포 내 신호 교란 등을 일으키는 물질이다. 사람의 경우 많은 질병의 원인과 밀접한 관련이 있다.

산화스트레스 조절은 미생물에서 고등생물까지 매우 중요하다. 특히 사람의 경우 산화스트레스 조절이 안 될 경우 암과 같은 큰 질병으로 나타날 수 있다. 산화스트레스 조절 작용은 단백질의 구조 변화와 밀접하다. 연구팀은 산화스트레스 물질이 들어왔을 때 반응하는 미생물 체내의 요드비 단백질은 서로 다른 종류의 산화스트레스 물질을 만나면 각기 다른 구조 변화를 일으킨다는 새로운 사실을 발견했다.

연구팀은 독성의 강도가 다른 두 종류의 산화스트레스 물질을 실험했다. 그 결과, 독성이 강한 메틸벤조퀴논 화합물은 요드비 단백질에 직접 결합해 요드비 단백질 구조의 일부에 대해 그 구조 변화를 적게 일으키는 반면, 독성이 약한 다이아마이드는 요드비 단백질의 전체 형태를 크게 변화시켰다.

또한 산화스트레스 물질 유입량을 비교할 때 독성이 약한 다이아마이드는 많은 양이 미생물 안으로 들어와야 요드비 단백질의 큰 구조 변화를 일으키며, 독성이 매우 강한 메틸벤조퀴논 화합물은 유입되는 양이 매우 적어도 요드비 단백질의 구조 변화를 적게 일으킨다는 사실을 알아냈다.

그리고 독성이 강한 소량의 메틸벤조퀴논 화합물이 미생물에 들어왔을 때 요드비 단백질이 쉽게 유전정보물질에서 떨어지게 되고, 그 결과 독성물질을 해독하는 일을 하는 효소들이 많이 생산됐다.

반면 독성이 약한 다이아마이드의 경우 1,000배 이상의 많은 양이 미생물에 유입됐을 때 메틸벤조퀴논 화합물이 일으킨 결과와 같은 양의 방어효소가 만들어졌다.

이봉진 교수는 “이번 연구는 그 동안 관찰이 어려웠던 다양한 산화스트레스를 미생물이 어떻게 다르게 인지하고 반응하는지 밝힌 것”이라며 “향후 신약 개발, 환경오염물 제거 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업, 과학기술국제화사업, 교육부 BK21플러스사업, 리서치펠로우 사업의 지원을 받았다. 연구 성과는 세계적인 과학기술 학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 8월 16일자에 게재됐다.

새롭게 규명한 산화스트레스 조절 메커니즘