Environment
칼슘, 박테리아 운동성 조절한다.
장종엽엔에스
2010. 1. 8. 22:54
| KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-05 | ||||||
박테리아는 유체를 편모(flagella)로 수영해 움직일 수 있다. 또한 선모(pili)라고 불리는 작은 섬유성 다리를 이용해 고체 표면을 따라 걷을 수 있다. 이런 운동성은 몇몇 병원성 박테리아가 숙주인 사람에 감염되어, 사람을 아프게 하거나 죽게 만드는 원인이다. 미국 University of North Carolina at Chapel Hill (UNC)의 연구팀은 칼슘 원자가 박테리아의 걸음을 조절할 수 있음을 발견했다. 연구팀은 인간 병원체 Pseudomonas aeruginosa의 움직임과 관련된 단백질의 구조를 밝혀내고, 박테리아 위에 한 점을 찾았는데, 그 곳을 막으면 박테리아의 움직임을 멈추게 할 수 있었다고 보고했다. 이번 발견은 박테리아가 어떻게 숙주에 감염되는지에 대한 과정을 이해할 수 있는 돕는 매우 중요한 한 단계이며, 감염을 방지할 수 있는 신약이 개발할 수 있는 발판이 될 것이다. 이번 논문의 저자인 Mathew R. Redinbo 박사는 “단일 원자가 모든 것을 다르게 만들었습니다”라고 말한다. 이번 발견은 2009년 12월 28일자 PNAS 온라인에 소개되었다. 지난 몇 년 동안, Redinbo 박사팀은 Matthew C. Wolfgang 박사팀과 공동으로 어떻게 박테리아의 작은 다리인 선모가 작동하는지 알기 위해 노력해왔다. 연구팀은 여러 종류의 선모 중 하나인 4형 선모를 조사했다. 4형 선모는 기본적으로 길고, 단단한 섬유질로 되어 있으며, 이를 이용해 박테리아가 모이거나 빨리 해체(disassemble)된다. 연구팀은 세포 안에 ATPases라고 불리는 매우 작은 모터가 있고, 이것이 선모를 늘어나게 하거나 수축하도록 한다고 말했다. 이들 ATPases 중 하나는 펴는 모터이고 다른 ATPases는 수축하는 모터로 작동한다. 하지만 이들 모터가 어떻게 동시에 일을 하지 않고, 따로 따로 일을 하는지 알지 못했는데, 이번에 연구팀이 이것을 알아낸 것이다. 첫째로, 연구팀은 선모를 만드는데 필요한 Pseudomonas PilY1 단백질의 결정 구조를 풀었다. 연구팀은 밝혀진 구조를 통해 하나의 특별한 자리에 주목했는데, 그것은 칼슘 원자가 결합하는 자리이며, 단백질 기능에 중요한 역할을 할 수 있는 것처럼 보였다. 그래서 연구팀은 이 자리를 메우고, 단백질의 행동에 어떤 영향을 미치는지 조사했다. 연구팀이 더 이상 칼슘이 결합하지 못하도록 단백질을 조작했을 때, 박테리아는 더 이상 다리를 만들 수 없었다. 또한 칼슘이 결합된 상태로 있도록 단백질을 만들었을 때는, 박테리아가 다리를 만들었지만, 다리를 수축시키지는 못해서 마비되었다. 이번 연구는 단백질이 칼슘과 결합하면, 박테리아는 다리를 만들고, 칼슘을 방출하면 다리를 뒤로 뺀다는 것을 제안하고 있다. Redinbo 박사는 “세포 바깥 쪽에 있는 단백질에 단일 원자의 결합이 이들 모터가 밀거나 당기도록 하게 하는데 충분하다는 것은 매우 주목할 만한 것입니다.” 현재 연구팀은 유전, 생화학적인 연구를 통해 어떻게 이런 먼 거리의 의사 소통이 가능한지에 대해 연구하고 있다. [그림] 칼슘의 결합과 이 박테리아의 움직임이 감염에 중요하다
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