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효소enzyme 박테리오파지는 지금까지 여러 가지 문제로 인해 개발에 많은 제약을 받았었지만 이제는 우리 인류의 미래를 지켜줄 든든한 파수꾼 역할
2013-08-23 10:38:38
이엠생명과학연구원

세균 착륙선, 박테리오파지

 

지난해 6월 전세계를 강타한 슈퍼박테리아는 우리가 먹는 약에 들어 있는 항생제에 어느 정도 익숙해져 있다. 무분별한 약의 남용이 원인이었고 많은 사람들이 죽어갔고 우리나라에서도 감염자가 속출하기 시작했다. 당시 어떠한 항생제에도 내성을 가지는 슈퍼박테리아를 치료하기 위해 많은 과학자들이 연구를 했다. 이 때 치료방법으로 다시 떠오르게 된 것이 박테리오파지이다.

 

세균 포식자, 박테리오파지

나는 생명과학캠프에서 세균과 바이러스, 박테리아에 대한 강의를 들은 후, 이 생물의 존재를 알게 되었다. 꼭 공상과학(SF) 영화에 등장하는 외계인의 착륙선 같이 생긴 이 생물은 바로 바이러스이다. 하지만 우리가 생각하는 병을 퍼뜨리는 바이러스와는 다르다.

이 특이한 생물은 바로 ‘박테리오파지’로 박테리오는 ‘세균’이란 뜻이고, 파지는 ‘먹는다’라는 뜻을 가진 세균을 잡아먹는 바이러스이다.

박테리오파지가 최초로 발견된 것은 1915년 프레데릭 트워트가 연구하던 포도상구균을 키우다가 균이 녹은 것을 발견하고 녹은 부위를 다시 떼내어 다른 포도상구균에 집어넣었는데도 같은 결과가 나타난 것이었다.

신기한 생김새를 가지는 박테리오파지는 지금까지 가장 많은 연구가 진행된 바이러스 중 하나이며, 종류는 4800가지 정도이다. 현재 생명공학에서 유용하게 사용되고 있고, 앞으로 이를 이용한 연구가 많이 진행될 것이라고 내다보고 있다.

 

박테리오파지의 구조

 

 

박테리오파지는 머리와 깃, 꼬리로 구성되어 있지만 보통 머리와 꼬리로만 구분한다.

박테리오파지의 머리는 단백질 캡시드로 둘러싸여 있고 그 안에는 유전물질인 DNA 또는 RNA가 들어 있다.

다리처럼 생긴 것은 미세섬유 조직이고, 로켓의 하단부처럼 생긴 ‘기저판’은 세균 표면에 달라붙는 부위로서, 늘어나고 줄어드는 신축성이 있는 단백질로 이루어져 있다.

 

 

세균 먹는 파지의 행동

 

박테리오파지를 인간에 비유한다면 주사를 놓아주시는 간호사와 같다고 할 수 있다. 왜냐하면 그것은 우리 몸에 존재하는 세균에게 DNA 주사를 놓아주기 때문이다.

 

가장 먼저 박테리오파지는 자신의 기저관을 이용해 세균 표면에 붙는다. 그런 다음 마치 주사를 놓은 것처럼 세균의 표면에 자신의 몸통을 부착시킨 뒤 자기 머리에 있던 DNA를 몸 속 길다란 관을 통해 세균 속으로 주입한다. 이 때 단백질로 이루어진 겉껍질은 세균 표면에 그대로 놔두고 DNA만이 세균 속으로 들어간다. 그 후 점차 시간이 지난 뒤, 투입된 DNA에 의해 효소가 만들어져 세균을 터뜨리고 탈출하게 되면 세균은 죽고 만다.

 

그런데 여기서 세균 속으로 들어간 파지의 종류에 따라 세균이 죽는 시간이 달라진다.

 

대표적으로 공격적인 파지인 T4파지가 대장균에 들어가면 DNA가 특별한 효소를 만들어 대장균의 DNA를 파괴한 뒤 30분 내로 대장균을 터뜨리고 탈출한다.

 

다음으로는 람다 파지인데 대장균의 DNA 속으로 슬쩍 끼어들어간 뒤 함께 수를 늘려가며 지내다가 자외선을 쬐는 등의 특정한 자극을 받게 되면 T4파지와 같이 공격적으로 변하여 행동하게 된다.

 

 

 

 

 

항생제 대체수단으로 많은 연구가 진행중

 

세계 각국에서 들려오는 슈퍼박테리아 감염자 소식에 우리는 안절부절하고 있다. 그 이유는 바로 슈퍼 박테리아가 어떠한 항생제에도 내성을 갖고 있는 병원성 세균이기 때문이다. 이미 항생제에 익숙해져 내성이 생길대로 생긴 우리 몸의 세균들은 슈퍼박테리아라는 새로운 이름을 가지고 인류를 위협하고 있다. 이에 맞서 과학자들은 지금 인체에 무해한 천연 단백질 항생제인 박테리오파지에 대한 연구를 하며 백신을 개발 중이다. 실험도중 우연히 발견된 박테리오파지는 지금까지 여러 가지 문제로 인해 개발에 많은 제약을 받았었지만 이제는 우리 인류의 미래를 지켜줄 든든한 파수꾼 역할을 해주게 될 것이다. 훗날 생명과학도가 되고 싶은 내가 지구상에 존재하는 모든 질병을 없애는 개량 박테리오파지를 만들어 인류 건강에 기여하기를 바라며 글을 마친다.




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