생명 필수 대사물질 발굴 성공
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KAIST, 생명활용 강건성 문제 규명 … 다양한 항생제 개발 가능 국내 연구진이 가상세포를 이용해 생명체 유지에 필요한 필수 대사물질들을 발굴하고 생명 유지에 얼마나 중요한지 밝혀내는데 성공했다.연구는 생명현상에 대한 이해를 높였을 뿐만 아니라 병원체 생존에 필수적인 대사물질 생산에 관여하는 새 유전자 표적을 찾아내 병원체를 쉽게 죽일 수 있는 길도 열어줌으로써 신약개발에 크게 기여할 것으로 전망된다. 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 이상엽 교수와 물리학과 정하웅(바이오융합연구소) 교수팀은 미국 국립과학원회보(PNAS)에서 가상세포를 이용해 생명체의 필수대사물질을 발굴하고 생명활동의 항상성에 핵심이 되는 강건성(robustness) 문제를 규명했다고 발표했다. 생명체는 생명활동을 일정하게 유지하는 항상성을 가지고 있으며 항상성을 유지하지 못하면 세포가 성장하지 못하고 사멸하게 된다. 항상성을 유지하려는 세포의 활동과 결과는 강건성(robustness)이라는 현상으로 나타난다. 연구팀은 대장균 가상세포를 이용한 컴퓨터 모의실험을 통해 생명체에 필수적인 다량의 대사물질들을 발굴하고 실험을 통해 검증했다. 또 이를 바탕으로 미생물의 신진대사 과정에 참여하는 모든 대사물질이 각각 생명체 생존에 얼마나 필수적인지 나타내는 대사산물 필수성 (metabolite-essentiality)이라는 새로운 개념 척도를 제안했다. 각 대사물질이 체내에서 사용되는 빈도를 양(flux-sum)으로 정량화한 것인데 플럭스섬이 클수록 생존에 더 중요한 역할을 하는 것으로 볼 수 있으며 필수대사물질 생산에 관여하는 유전자 활동을 억제함으로써 생명체가 죽게 할 수도 있다. 연구결과를 활용하면 병원체의 생존에 필수적인 대사물질 생산에 관여하는 새 유전자 표적을 발굴함으로써 기존 항생제들과 구분되는 다양한 항생제를 개발하는 것도 가능할 것으로 기대된다. 연구진은 “연구결과는 생명활동의 강건성을 각 대사반응과 유전자 중심으로 보는 시각 자체를 완전히 바꾼 획기적인 접근법”이라며 “성과를 바탕으로 다양한 병원성 균주의 항생제 개발 후보를 발견하는 방법을 특허 출원했다”고 밝혔다. <화학저널 2007/08/14> |
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