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미생물이야기 미생물의 생장억제 및 항미생물제
2013-08-06 15:24:48
이엠생명과학연구원

항미생물제

 

◇ 화학요법(chemotherapy): 질병 치료 목적, 화학물질 이용하여 병원미생물의 성장을 억제하거나 살균하는 방법
- 화학요법제(Chemotherapeutic agent) 또는 항미생물제(antimicrobial drugs) : 화학요법에 사용되는 화학물질
- 합성제제(synthetic drug): 실험실에서 화학반응을 통하여 합성한 화학물질
- 항생제(antibiotics) : 세균이나 진균류에 의하여 생산되는 병원미생물의 성장을 억제하거나 살균하는 물질
* Antibiotics : antimicrobial agents produced by microorganisms that kill or inhibit other microorganisms
- 인체에 영향을 주지않고 병원균을 죽여야 함  

* 곰팡이유래의 최초의 peptide antibiotic 와 내성균에 대한 항균활성

 

* 항균펩타이드의 작용기작

 

◇ 항미생물제의 역사
- Ehrlich: 독일, 20세기 초, 매독균 파괴 salvarsan(Arsphemnamine) 발견
- Prontosil : 항세균제, 치료에 사용, sulfanilamide 또는 sulfa dug(썰파제)*
* para-aminobenzoic acid(PABA) 구조와 경쟁적 작용 비정상적인 folic acid* 생성
* Folic acid : 핵산의 염기 구조와 아미노산 methionine의 CH3 제공
- Fleming : 1929, Staphylococcus aureus의 생장 억제하는 penicllin*을 곰팡이 Penicillium notatum에서 발견
* 항생제(antibiotics) : 미생물에 의해 생산되는 물질로서 다른 미생물의 생장을 억제하는 물질
- 토양미생물의 의약물질 생성과정 규명 : 위스콘신대 약대 권형진 박사와 벤 션 교수팀, 스트렙토마이세스 그리세우스(Streptomyces griseus)의 유전자군(郡)을 연구, 항생물질인 노낙틴(nonactin)의 합성과정을 규명. 5개 폴리케타이드 생합성효소(PKS) 유전자 가운데 두 개(NonJ와 NonK)가 노낙틴 합성에 핵심적 역할을 한다는 새로운 사실을 처음으로 밝혀냈다. 즉 NonJ와 NonK라는 두 유전자가 노낙틴 생성에 필수적인 탄소-산소 결합을 촉매하는 효소를 만든다는 것을 알아냈다.

 

◇ 항미생물제가 인체의 질병치료에 이용되기 위한 조건

 

1) 선택적 독성(Selective toxicity): 인체에 무해, 미생물에만 독성
2) 인체에 과민반응(hypersensitivity) 나타내지 말아야
3) 체액에 수용성(solubility), 체내 분해 배설 속도가 낮아야
4) 작용하는 미생물에게 저항성(drug resistance) 쉽게 유발하지 말아야
5) 인체에 잇는 정상상주균총(normal flora)에 영향 없어야
6) 다양한 종류의 병원미생물에 작용(broad-spectrum)

 

◇ 항미생물제작용의 방법

 

1) 세포벽 물질의 합성억제
- Penicillin : 세포벽 성분인 peptidoglycan의 peptide bridge의 합성 억제
- 세포벽 합성 억제 항생물질 : cephalosporin, cycloserine(racemase 억제), bacitracin, vancomycin, novobiocin, ristocetin 등

◇페니실린의 작용 메카니즘: 베타-락탐 항생제(beta-lactam antibiotics)의 대표

- 세균의 세포벽: peptidoglycan 층으로 생합성의 마지막 단계에서 세포막 바깥의 당단백질을 transpeptidase가 연결
- 페니실린이 transpeptidase 효소의 작용 억제 →세균의 성장과 분화 막음 →사멸
- 페니실린이 자가분해효소(autolysin) 저해제 감소 → 세균의 용해 유도
- 페니실린 내성(tolerance) 세균: 전혀 다른 작용 메커니즘 갖는 항생제 선택
 

◇페니실린분해효소(penicillinase) 생산 유전자 확보 → 페니실린 구조 변경 → 약효 X

◇항생제 저항성 세균: 항생제 남용의 결과
- '불사조' 살모넬라균 독일서 발견 : 덴마크 코펜하겐의 식품수의학연구소, 최근 독일에서 수입한 칠면조 고기에서 현재 전 세계에서 인체 사용 가능한 16종류 항생제 중 어떤 것을 써도 죽지 않는 ‘수퍼 살모넬라’를 검출(2004.7.26)
- 페니실린 저항성균

 

- 상추, 두부 항생제 내성균 검출, 황색포도상구균내 94.7%, 1백%씩 보유 (sciencenews.co.kr) : 2001년 6월부터 2002년 5월까지 육류, 어류, 야채류, 가공식품 등 18품목 212종을 대상으로 ‘식품에 오염돼있는 식중독균 및 대장균군의 항생제 내성에 관한 검사’를 진행한 결과, 시험대상 식품에서 검출(63%)된 대장균군 중에서 93%가 항생제 내성을 지니고 있었으며 4종류 이상의 항생제 대해 내성을 가진 ‘다제내성균’은 12%에 이르고 있는 것으로 나타났다. 또 일부 식품에서 검출된 식중독균의 내성균 비율은 최저 56%에서 최고 100%에 이르는 것으로 나타나 식품의 항생제 내성 감염율이 심각한 수준에 이르렀다고 소보원은 지적했다. 특히 상추에서 검출된 52%의 황색포도상구균(식중독균)에서는 항생제 내성균 비율이 94.7%, 다제내성균 비율이 15.8%로 나타났으며 두부에서 검출된 25%의 황색포도상구균에서는 항생제내성균과 다제내성균 비율이 각각 100%, 50%으로 나타나 채식단에 비상을 선포했다. 또한 계육을 비롯해 양식광어, 햄버거, 쇠고기, 돼지고기, 멸치 등에서도 대장균을 비롯한 황색포도상구균이 검출됐으며 그 중 항생제 내성균 비율이 80%이상에 이르고 있다.
- 포도상구균(Staphylococcus aureus): 채집 세균의 80%, 유전자 해독(일본)
- 임질균(Gonococcal strain): 높은 농도의 페니실린 사용해야 치료 가능
- 페렴쌍구균(Streptococcus pneumonia): 1978년 남아프리카에서 저항성균 출현
- 안정적인 유전물질의 변화 →다음 세대의 개체나 다른 세균에도 형질이 전해짐
- 전혀 다른 작용 메카니즘 가진 다른 종류의 항생제 투여 치료




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