16(Mon)-20(Fri) November 2020

Daejeon Convention Center

Annual Meeting of The Microbiological Society Of Korea

○  일시 : 2020.10.7-8(수,목)

○ 링크 : http://conference.msk.or.kr/

조장천 생명과학과 교수 연구팀 한강 바이러스에서 새로운 항생제 내성 효소 발견 슈퍼박테리아의 항생제 내성 전달자로 바이러스 주목

세균을 숙주로 삼아 기생하는 바이러스인 ‘박테리오파지(파지)’에서 항생제를 무력화시키는 새로운 항생제 내성 유전자가 밝혀졌다. 생명과학과 조장천 교수(교신저자)와 문기라 박사(제 1저자)가 주도한 이 연구를 통해 환경에 존재하는 파지가 새로운 항생제 내성 유전자의 전파 매개체가 될 수 있음이 확인되었다. 이 연구결과는 슈퍼박테리아와 같은 항생제 내성 세균 뿐 아니라 세균에 기생하는 파지에 대한 모니터링 필요성에 대한 논의의 물꼬가 될 것으로 기대된다. 연구팀은 한강에 존재하는 미지의 바이러스에서 새로운 염기서열을 가진 항생제 내성의 원인이 되는 유전자를 동정, 한강 바이롬 베타락탐 분해효소(HRV) 등으로 명명했다. 이 유전자는 기존 슈퍼박테리아에서 발견되는 베타락탐 분해효소 유전자와 분해활성을 나타내는 핵심서열은 동일하지만 나머지 부분의 연관관계가 매우 낮은 새로운 분해효소여서 한강바이러스효소를 뜻하는 새로운 이름을 붙였다. 연구팀은 한강 표층수를 채취, 세균을 제거하고 바이러스만 농축했다. 핵산 추출을 통해 130만개의 염기서열 조각을 얻었고 이 가운데 4개의 베타락탐 분해효소 유전자를 비롯한 25개의 항생제 내성 유전자를 찾아냈다. 4개의 파지 유래 유전자가 실제 유효한 분해효소를 만드는지 대장균에서 해당 유전자를 발현하였더니, 카바페넴 항생제 등 여러 베타락탐계 항생제에 내성을 보여 파지에 존재하는 광범위 베타락탐 분해효소임을 확인하였다. 페니실린, 카바페넴 등 널리 쓰이는 베타락탐계 항생제에 살아남는 세균은 항생제 내성유전자의 하나인 베타락탐 분해효소 유전자를 가져 항생제의 베타락탐 고리를 분해, 항생제를 무력화한다. 세균은 수평이동을 통해 다른 세균으로부터 항생제 내성 유전자를 얻는 것으로 알려져 있었고, 환경에 존재하는 일부 바이러스에서 이러한 항생제 내성 유전자가 보고된 적은 있지만 실제 베타락탐 분해활성을 가진 기능성 유전자는 아니었다. 연구팀은 숙주세균의 배양이 어려워 파지를 분리, 배양하기 어려운 만큼, 환경 내에 있는 바이러스 유전체의 서열을 대용량으로 확보하고 항생제 내성 유전자의 활성 확인을 통해 환경 바이러스 중에서는 최초로 활성이 있는 항생제 내성 유전자를 발견한 것이다. 조장천 교수는 “이 항생제 내성 유전자가 실제 병원성 세균에 전달될 수 있는지 숙주세균에 대한 추가 연구가 필요하다”면서 “이번 연구는 환경에 존재하는 파지에 새로운 항생제 내성 유전자가 존재하고 전파가능성을 배제할 수 없을 만큼, 항생제 내성 유전자 이동을 추적하기 위해 파지 유전체에 대해 모니터링할 필요가 있다”고 설명했다. 이 같은 내용이 담긴 논문 성과는 지난 6월 1일 국제학술지 마이크로바이옴(Microbiome; IF 10.465)에 동영상(링크)과 더불어 게재됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업과 환경부 환경과학기술개발 사업의 지원을 받아 진행됐다. [▶논문 유튜브 링크 : https://www.youtube.com/watch?v=Vm9xurzNZUI]

○ 2019.10.02(수) 13:30-17:00

○ 중앙대학교 대학원 대강당(302관 503호)

○ 주최: 미생물생존시스템연구센터, 중앙대학교 생명과학과, BK21 PLUS 생명과학인력양성사업단

○ 일시 : ’19. 8. 28-29 (수-목)

○ 장소 : 경기도 곤지암 리조트(OPUS2 Room)

○ 주최 : 미생물 생존 시스템 연구센터(과학기술정보통신부)

○ 참석대상 : 약 100명(과제참여자 및 과제 관련 연구자)

○ 주요내용 – 연구그룹별 연구 결과 발표 – 연구그룹별 전임연구원 연구 내용 발표 – 연구그룹별 박사과정 연구원 연구 내용 발표 – 우수 연구논문 발표 – 센터 참여 연구진 회의

○ 초청연사

(1) 성명·소속: 설우준(중앙대학교 생명과학과) 발표제목: Spatially distributed DNA methylation patterns in marine metagenomes.

(2) 성명·소속: 조유희(차의과학대학교 약학대학) 발표제목: Antibacterial strategies inspired by the oxidative stress and response networks.

조장천 생명과학과 교수 연구팀이 세계 최초로 담수 환경에서 가장 많이 존재하는 세균을 배양하는 데 성공했다. 이는 지난 20여 년 간 많은 미생물학자들이 실패를 거듭한 분야로, 이번 연구는 다양한 미생물 자원 확보에 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 조 교수 연구팀은 강원도 춘천 소양호에서 채집해 멸균한 물에 아미노산과 비타민, 탄소원, 과산화수소를 물과 산소로 바꾸는 효소인 카탈레이스 등을 첨가해 순수배양체를 얻어내는 데 성공했다. 특히 카탈레이스를 첨가하자 배지의 과산화수소 농도가 크게 떨어지면서 세균이 크게 늘어나는 현상이 관찰됐고 이를 바탕으로 세균 배양 성공이라는 결과를 얻어냈다. 이들이 배양한 세균은 지구의 모든 담수 호수에 살고 있는 ac1 집단 (acl clade) 혹은 플랑크토필라 집단이라고 불리는 세균그룹이다. 유전체가 약 130만개 염기로 구성돼 있는 세균으로 1990년대 이미 모든 호수에 존재하는 세균 중 양이 가장 많다는 사실이 알려졌지만 순수배양체가 확보되지 않아 관련 연구 역시 답보 상태에 있었다. 이들은 집락(콜로니)을 형성하지 못하는 데다 생존에 필요한 여러 영양소도 스스로 합성하지 못해 환경에 존재하는 다른 세균들의 도움을 받아야만 생존이 가능하다. 이러한 특성 때문에 그동안 순수배양에 어려움을 겪어왔다. 이번 연구는 담수 호수 최다 세균인 acl 분기군의 생존전략이 무엇인지 밝히는 열쇠가 될 전망이다. 또 유전체 크기가 매우 작은 비배양성 세균을 배양하는 데도 활용해 다양한 미생물 자원을 확보하는 데 기여할 것으로 보고 있다. 조장천 교수는 “집락을 형성하지 않는 난배양성 세균들을 효율적으로 키울 수 있는 연구 방법을 제시한 것이다”며 “영양분이 부족한 환경에서 자라는 미생물은 유전체 크기를 줄여나가는 방향으로 진화해 대사 효율을 높이고 개체수를 효율적으로 늘려간다. 이번에 배양된 acl 집단은 같은 환경에서 서식하는 다른 세균이 만든 과산화수소분해효소의 도움을 받아 호수 환경에서 생존하고 있을 것으로 보고 있다“고 말했다. 이 같은 내용이 담긴 논문 ‘(생화학적 도우미, 카탈레이스를 사용한 담수 편재성 악티노박테리아 acI의 배양) (Culturing the ubiquitous freshwater actinobacterial acI lineage by supplying a biochemical ‘helper’ catalase)’는 최근 국제미생물생태학회 저널(ISME Journal; IF 9.52) 온라인 판에 게재됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 기초연구사업 및 선도연구센터지원사업의 지원을 받아 진행됐다. 이 논문 1저자로 참여한 김수현 학생은 최근 열린 미생물학회에서 같은 논문으로 최우수 발표상을 수상했다.

미생물 생명공학회 정기 학술 대회 (46th ANNUAL MEETING & INTERNATIONAL SYMPOSIUM)

한국 미생물 학회 정기 학술 대회 (MSK2019 60th Anniversary)

창립 60주년 기념 한국미생물학회 정기학술대회(MSK2019)가 2019년 4월 17일(수)~19일(금), 제주국제컨벤션센터에서 개최됩니다.
이번 학술대회는 MSK2018 학술대상자 수상강연과 5개의 기조강연, 다양한 미생물학 분야를 주제로 한 학술 심포지움, 대학원생과 신진연구자를 위한 콜로퀴움, 포스터 세션 등으로 구성됩니다.
전세계 유일의 유네스코 자연과학 3개 분야 인증지역인 제주도에서 미생물학의 최신 동향을 접하고 국내외 미생물학자들과 활발히 교류할 수 있는 기회를 가지시기 바랍니다.

Divergent rRNAs as regulators of gene expression at the ribosome level
Nature Microbiology (2019, IF 14.174, 상위 3.17%)

▷모든 생명체는 단백질과 rRNA으로 이뤄진 라이보솜이라는 복합체를 통해 단백질을 합성한다. 지구상에 존재하는 생명체들은 40억년 가까운 진화를 통해, 각각의 생명체의 생리활성에 가장 적합한 한 가지 종류의 rRNA 유전자를 보유하게 되었으며, 이러한 종 특이적인 rRNA 유전자의 변이는 생명체들 사이의 연관성을 규명하고 이들을 분류하는 연구분야에서 핵심자료로 사용되어 왔다. 그러나, 지난 40년 동안 많은 생명체에서 여러 종류의 rRNA를 발현하는 것이 알려져 있었으나, 그동안 하나의 세포에 공존하는 이종 rRNA의 근본적인 기능을 밝히는 연구결과는 보고된 바 없었다. 연구팀은 비브리오균에 존재하는 다양한 rRNA 유전자의 기능 규명을 통해, 이 이종 rRNA를 포함한 라이보솜이 특정한 mRNA들로부터 선별적으로 단백질을 합성하는 능력을 갖고 있다는 사실을 알아냈다.

▷이번 연구 결과는 라이보솜이 세포내에서 생성되는 mRNA를 이용해 단백질로 발현되는 과정에서 단순한 중간연결자 역할을 한다는 기존의 견해를 바꾸는 데 큰 의의가 있다. 환경 변화에 따라 필요한 mRNA가 라이보솜에 의해 선별되어 단백질 합성이 더욱 효과적으로 이뤄진다는 새로운 개념의 유전자 발현 조절과 세균의 환경변화 대응 메커니즘을 밝혀낸 것이다.

▷연구에 참여한 중앙대 이강석(생명과학과), 배지현(약학부) 교수는 연구를 통해 이종 rRNA에 의한 단백질 합성 조절을 통한 패혈증 비브리오균의 생존메커니즘을 규명해냈으며, 향후 병원성 미생물의 치료제 개발 등에 유용하게 활용될 것이라고 말했다.