생명硏, 독도 미생물서 '난치성 뇌질환 치료' 가능성 확인

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내연구진이 독도의 혹독한 환경을 견뎌 낸 미생물에서 현대인의 난치병인 뇌 질환을 해결할 실마리를 찾았다.

한국생명공학연구원은 화학생물연구센터 장재혁·장준필 박사팀과 한국과학기술연구원(KIST) 천연물시스템생물연구센터 강경수 박사팀이 공동연구를 통해 독도 토양에 사는 미생물에서 뇌 염증을 줄일 수 있는 신 물질 '독도티오신(Dokdothiocin)'을 발견했다고 9일 밝혔다.

뇌 속 면역세포인 미세아교세포가 과도하게 흥분해 발생하는 신경염증은  파킨슨병 같은 퇴행성 뇌 질환을 악화시키는 주범 중 하나다.

이번에 연구팀은 신경염증 문제를 해결할 단서를 독도의 자생식물인 '땅채송화' 뿌리 토양에 부착된 미생물인 스트렙토마이세스(Streptomyces sp. 20A130)에서 찾아냈다.

독도의 강한 해풍과 염분 속에서도 살아남은 스트렙토마이세스는 항생제 등 다양한 의약물질을 만들어내는 능력이 있어 신약 후보물질 연구에서 중요한 미생물이다.

연구팀은 이 미생물이 평소에는 만들지 않던 새로운 물질을 생산하도록 배양환경을 다양하게 바꾸며 연구를 진행, 이전에는 보고되지 않은 새로운 물질인 독도티오신을 발견하고 이를 분리·정제하는 데 성공했다.

독도티오신은 29개의 원자가 고리형태로 연결된  독특한 구조를 지니며 이런 구조적 희소성은 기존 치료제의 한계를 극복할 수 있는 차세대 신약 후보물질로서 높은 잠재력을 갖고 있다.

공동 연구팀은 이 독창적인 구조가 실제 뇌 신경염증에 효과가 있는지 검증키 위해 인공지능(AI)과 세포실험을 결합한 융합연구를 진행했다.

융합연구에서 KIST는 자체 개발한 단백질 표적 예측 인공지능(AI) 기술을 활용해 독도티오신이 뇌 속 염증신호를 조절하는 핵심 경로를 차단할 수 있음을 예측했다.

이어 실제 세포실험에서 독도티오신이 염증이 유도된 뇌 면역세포의 염증반응을 뚜렷하게 완화시키고 세포손상을 일으키는 유해 물질들의 생성을 효과적으로 억제하는 것이 확인됐다. AI를 통한 정밀 예측과 실제 실험 결과가 일치하며 신물질의 치료 가능성이 과학적으로 입증됐다.

연구팀은 그동안 울릉도, 제주도 등의 토양 시료들로부터 울릉아마이드, 울릉도린, 제주펩틴 등 국내 지역명을 붙인 다양한 신규 천연물을 발굴해 왔으며 이번 독도티오신 역시 국내 생물자원의 과학적 가치를 세계적으로 알린 사례로 국책연구기관 간의 우수 융합연구 모델로 평가받고 있다.

장 박사는 "이 연구는 독도 토양 미생물이 가진 잠재력을 과학적으로 입증한 사례"라며 "앞으로 인공지능 기술과의 융합을 통해 신약 개발 효율을 더욱 높여 나가겠다"고 밝혔다.

연구 성과는 화학분야 국제 저명 학술지 'Organic Letters' 온라인판에 지난달 27일 게재됐다.

강 박사는 "AI 기반 단백질 타겟 예측 기술을 통해 독도티오신의 작용 경로를 빠르게 규명할 수 있었다"며 "국내 미생물 자원활용 방식의 새로운 전환점을 마련한 것"이라고 말했다.


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