대표항생제 카나마이신 생합성 과정 규명…윤여준·송재경

【대전=뉴시스】박병립 기자 = 반세기 동안 베일에 싸여있던 결핵균 등의 치료에 사용돼 온 대표적인 항생제 카나마이신(kanamycin)의 생합성 과정이 순수 국내 연구진에 의해 규명됐다.

 한국연구재단은 이화여자대학교 윤여준 교수와 선문대학교 송재경 교수가 주도하고 선문대 박제원 교수와 이화여대 박성렬 박사가 참여해 이 같은 결과를 도출했다고 10일 밝혔다.

 순수 국내 연구진이 주도해 짧은 분량의 'Letter'형식이 아닌 '전문(Full article)'으로 이 학술지에 게재된 것은 국내 처음으로 의미가 크다고 재단은 전했다.

 공동연구진은 이종숙주발현 시스템을 기반으로 조합생합성 기술을 활용해 카나마이신의 생합성 경로를 밝혀냈다. 

 카나마이신은 반세기 전부터 사용된 최초의 결핵치료제(스트렙토마이신)와 같은 계열(아미노글리코사이드)의 항생제로서 결핵균과 폐렴균 등의 치료에 사용돼 온 가장 오래된 항생제 중 하나이다.

 그러나 카나마이신을 생산하는 토양미생물(방선균, 스트렙토마이세스 카나마이세티쿠스)은 유전자 조작이 거의 불가능해 카나마이신의 생합성 경로 규명은 전 세계 과학자들에게 풀리지 않는 숙제였다.

 윤여준 교수팀은 카나마이신 합성에 관여하는 모든 유전자를 선별한 뒤 이들을 여러 개의 유전자 조각으로 잘라 레고 블록처럼 조립했다.

 다양하게 조합된 유전자 세트(스트렙토마이세스 세포)에서 만들어낸 물질을 하나씩 확인하는 방법(조합생합성 방법)으로 카나마이신 합성 경로를 확인했다.

 연구팀은 2-디옥시스트렙타민으로부터 만들어진 새로운 중간체들(2'-디아미노-2'-하이드록시파로마민과 2'-디아미노-2'-하이드록시니아민)을 처음 발견했고 최종 생산물(카나마이신 A)은 카나마이신 B, C와 관계없이 카나마이신 X와 새로운 중간체(2'-디아미노-2'-하이드록시니아민)로부터 생성된다는 사실을 밝혀냈다.

 또 1-N-AHBA-카나마이신 X를 생합성한 방법을 적용해 현재까지 반합성(카나마이신 A를 원료물질로 화학합성)으로만 생산되던 아미카신을 미생물 배양에 의해 생합성으로 생산하는데에도 성공했다.

 윤여준 교수는 "조합생합성을 통한 아미노글리코사이드 항생제의 생합성 경로 규명과 새로운 항생제 개발 기술은 기존 의약품의 특정 화학구조를 변형시키는 개량신약 개발뿐만 아니라 신개념 신약과 고가 의약품으로 상업화할 수 있는 가능성을 제시하는 등 다각적으로 활용될 수 있을 것으로 전망된다"고 말했다.

 [email protected]