세포 펌프 작용 밝혀져 ？ 항생제 개발 가능성 열어
미국 위스콘신-매디슨 (Wisconsin-Madison) 대학 연구진들이 박테리아 세포 안과 밖으로 항생제와 같은 약물을 이동시킬 수 있는 세포 펌프(cellular pump) 작용을 밝혀냈다고 보고했다. 이번 발견으로 이런 유형의 수송체가 어떻게 작동하는지에 대한 50년된 생각을 바꾸게 될 것으로 보인다. 관련 연구는 Proceedings of the National Academy of Sciences (2017). (DOI: 10.1073/pnas.1708671114)에 게재되었다.
세포는 생존을 위해 다른 물질을 세포 안으로 들어보내거나 밖으로 내 보내야 한다. 이를 위해서 세포들은 세포막에 있는 다른 종류의 수송 단백질을 사용한다. 대부분은 양성자 동력이라고 불리는 방법으로 구동된다. 양성자 동력은 박테리아 내 세포 안으로 향해 있다. 이것은 양성자가 자연스럽게 세포 밖에서 안으로 움직이게 된다는 것을 의미한다. 이들 수송체는 세포 내로의 양성자 움직임을 측정할 수 있게 해 준다. 그래서 양성자가 세포 내로 들어가면 약물은 세포 밖으로 방출된다. 이런 양성자와 약물이 운반체에 의해 교환된다는 것은 과학자들이 매우 오래 동안 믿어 왔던 것이다. 하지만 이번 연구에서 박테리아의 다중 약물내성 수송체인 EmrE 단백질은, 양성자와 약물의 움직임이 서로 엄밀하게 연결도어 있지 않음을 보였다. 이 수송체 단백질은 약물과 양성자 모두가 세포막을 관통해 같은 방향으로 이동할 수 있게 한다. 물론 반대 방향로 움직일 때는 분자를 세포 안으로 이동할 것인지, 아니면 밖으로 배출할 것인지에 대한 선택이 가능하다고 밝혔다.
연구진은 이런 발견이 세부 사항을 설명하는 것처럼, 의미하는 바는 크다고 주장했다. 지난 50년 동안 모델화학자들이 수송체 단백질 작동을 설명한 방법으로는 이번 발견이 설명되지 않기 때문이다. 또한 이번 발견은 약물이 세포 안으로 펌프 작용으로 들어갈 수 있음을 보여주는 것이라고 연구진은 밝혔다. 이것은 환경이나 약물 자체를 조작함으로 연구자들은 약물의 수송 속도와 수송 방향도 조절할 수 있을 것이라고 제안했다. 또한 약물 내성을 막을 수 있는 약품 펌프를 하기 보다는 박테리아를 죽일 수 있도록 약물을 펌프해서 안으로 들어가게 하는데 이용할 수 있다. 약물 주입이 큰 문제인데, 이 분야가 새롭게 연구되어야 할 부분이다’라고 연구진은 밝혔다.
이번에 발견된 수송체 단백질은 많은 박테리아에서 발견된다. 놀랍게도 과학자들은 세포 내에서 이들의 실제 기능을 알지 못했다. 수송체가 항생체를 배출하지만, 이것이 박테리아가 항생제 내성을 가지도록 돕는 주요 수송체는 아니다. 그리고 아직 밝혀지지 않았지만, 다른 기능도 있을 것이라고 연구진은 말했다.
