체온 37도에 닿자 대장균이 돌변했다…장 속 대장균 폭발 진짜 이유 [사이언스 브런치] 작성일 11-02 36 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="zRwGLrfzSw"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="93c66d3f0e327a2cf7878a3aa9df4ba89669e7456554ac63f1bf0bb45b48403e" dmcf-pid="qerHom4qSD" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/02/seoul/20261102000325021eauy.png" data-org-width="660" dmcf-mid="Z0xNzPGhCT" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/02/seoul/20261102000325021eauy.png" width="658"></p> </figure> <p contents-hash="a5ee74dc61d87e7ecf84e17ca97e3dcc8b6c6e24fc68e9e648b32982000ac288" dmcf-pid="BSUPGurNSE" dmcf-ptype="general">대장균은 사람의 체온인 37도 정도에 노출되면 갑자기 빠르게 증식한다. 과학자들이 대장균 증식의 열쇠가 지금까지 유전자를 눌러 끄는 침묵자로만 알려진 단백질 ‘H-NS’와 대장균 유전체에 화석처럼 눌러앉은 고대 바이러스의 흔적을 찾아냈다.</p> <p contents-hash="2c9ae482a5dd115640c0948e8a7339d5f3343c5922e4b659afacd413da8e0251" dmcf-pid="bvuQH7mjlk" dmcf-ptype="general">일본 호세이대 첨단 바이오사이언스학과, 마이크로-나노 기술 연구소 공동 연구팀은 대장균이 숙주 체온에서 증식 속도를 끌어올리는 과정에서 H-NS 단백질이 유전체를 떠받치는 물리적 뼈대로 작동한다고 1일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 10월 29일 자에 실렸다.</p> <p contents-hash="a061e324344260286ee9a62f536a72bd56c71e051a5cbe09140807275001124d" dmcf-pid="KT7xXzsAWc" dmcf-ptype="general">연구팀은 대장균 배양액의 탁도를 15분 간격으로 최대 72시간 동안 자동 측정하는 방식으로 대장균 증식 곡선을 꼼꼼히 기록했다. 연구팀은 균주 한 종류당 독립된 집락(세균 한 마리에서 불어난 덩어리) 12개를 사용했다. 특히 세균이 기하급수적으로 불어나기 시작하는 대수증식기 초입의 속도만 따로 떼어내 온도별로 비교했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="13be0c9fd077665ecb60f8f7891f0a96fa6ac2b112833071c8dc4815fb721e55" dmcf-pid="9yzMZqOcSA" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="대장균(E. coli)의 전자현미경 사진. 일본 과학자들이 체내에서 대장균이 폭발적으로 증식할 수 있는 이유에 대해 밝혀냈다. 위키피디아 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/02/seoul/20261102000326326jfts.jpg" data-org-width="660" dmcf-mid="7KAvecb0Cr" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/02/seoul/20261102000326326jfts.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 대장균(E. coli)의 전자현미경 사진. 일본 과학자들이 체내에서 대장균이 폭발적으로 증식할 수 있는 이유에 대해 밝혀냈다. 위키피디아 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="6eb070683b40bf0691b09eb9e177c64d6f3631a66a9c86addef7baace4302188" dmcf-pid="2WqR5BIkWj" dmcf-ptype="general">분석 결과, 표준 실험용 균주 ‘MG1655’는 27도에서 42도로 온도가 오를수록 초기 증식 속도가 빨라졌는데 체온 구간인 37도에서 가속 폭이 뚜렷하게 커졌다. 반면 또 다른 표준 균주 ‘W3110’은 27도와 37도에서 속도가 거의 같았다. 두 균주의 유전체를 통째로 비교하자, W3110에는 2만 3000염기쌍(23kb) 크기의 ‘랙(Rac) 프로파지’가 송두리째 빠져 있었다. 프로파지는 과거 세균을 감염했던 바이러스가 유전체 안에 끼어든 채 남은 영역으로 대장균 K-12 유전체의 약 20%를 차지한다. 오랫동안 쓸모없는 ‘정크’로 취급됐지만 최근에는 숙주에게 생존상 이득을 준다는 연구가 쌓이고 있다.</p> <p contents-hash="7e75f50aa9b0d55b62c562d13ca09f22f13ba067a06087a2dc5f2fa2861fd246" dmcf-pid="VYBe1bCEvN" dmcf-ptype="general">연구팀은 크리스퍼-캐스9 유전자 가위를 이용해 H-NS를 포함한 핵양체 결합 단백질 6종의 유전자를 각각 망가뜨린 변이주를 만들어 비교했다. 그 결과 H-NS를 잃은 변이주의 증식 속도 저하가 가장 심했다. 플라스미드로 해당 유전자를 되돌려 넣자 MG1655에서는 증식 능력이 회복됐다.</p> <p contents-hash="594f2f4ca5a62ce289a5a50d64207c9c077d449a6db1172ee8b3e945d9071655" dmcf-pid="fGbdtKhDha" dmcf-ptype="general">H-NS는 외부에서 흘러들어온 DNA를 눌러 두는 억제 단백질로 알려져 왔다. 온도가 오르면 이 억제가 풀리는 만큼 H-NS가 아예 없는 변이주는 오히려 더 빨리 자라야 앞뒤가 맞는다. 그러나 실제 결과는 정반대였다. 연구팀은 H-NS가 37도 안팎에서 두 분자가 나란히 결합한 ‘평행 이량체’ 형태로 구조를 바꾸면서 유전체 덩어리인 핵양체가 촘촘히 접히도록 떠받치는 받침대 역할을 하기 때문이라고 설명했다. 이 받침대가 없으면 억제가 풀려 유전자가 켜지더라도 동시에 몰아치는 DNA 복제와 전사가 서로 충돌해 폭발적인 증식으로 이어지지 못한다는 것이다.</p> <p contents-hash="a43b54479a53a96bd1ef86bd08ce3f818e23fdf3f5de6061275f1058a41eecc2" dmcf-pid="4HKJF9lwSg" dmcf-ptype="general">균주마다 대응 전략이 달랐다는 점도 눈에 띈다. 랙 프로파지를 가진 MG1655는 H-NS 하나에 역할을 몰아준 반면 프로파지가 없는 W3110은 여러 단백질에 역할을 나눠 맡기고 있었다. 가속 효과는 영양분이 빠듯한 최소배지에서 특히 두드러졌고 영양이 풍부한 조건에서는 흐릿해졌다.</p> <p contents-hash="d486f4e29ccb03af96ef688b6c77e48b01152e02bee84d54bdcc3487bdacf143" dmcf-pid="8X9i32SrWo" dmcf-ptype="general">연구를 이끈 야마모토 카네요시 교수는 “유전체의 물리적 조직화가 침묵된 유전자 창고를 단순히 열어주는 것보다 숙주 적응에 더 결정적”이라며 “H-NS가 매개하는 물리적 조직화는 온도 의존적 증식 적응과 성공적인 숙주 정착의 근본적인 전제조건”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="323e3f153f6ce1bdee3338dc3ba84b0fd752d51303e8b64779b6e45dd94badbe" dmcf-pid="6Z2n0VvmhL" dmcf-ptype="general">유용하 과학전문기자</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울신문. 무단전재, 재배포, AI 학습 및 활용 금지.</p> 관련자료 이전 넷마블 방준혁, 3741억 차입해 지배력 ‘득템ʼ 11-02 다음 암 악액질 완화 항체 개발…생쥐 체중·근력 개선 확인 11-01 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
