숙주 미생물 상호작용 > 통합검색

최혜진

서울대학교

아토피성 피부염(Atopic dermatitis, AD)은 면역학적 불균형과 피부 장벽 기능 이상이 복합적으로 작용하는 만성 염증성 피부 질환입니다. 소아부터 성인까지 다양한 연령층에서 발병하며, 심한 가려움증과 피부 손상으로 인해 삶의 질을 크게 저하시킵니다.

Gut Microbes
2025.03.12

김희남

고려대학교

논문 관련 분야를 크게 보면 “생명과학”, “의과학”, “미생물학”으로 나눌 수 있으며, 보다 세분화하면 “장내 미생물학”, 더 구체적으로는 “장내 미생물-숙주 상호작용학”이라고 할 수 있습니다. 약 20여 년 전, 차세대 염기서열 분석(NGS) 기술의 발전으로 비용이 크게 절감되면서 미생물 군집 분석이 가능해졌고, 이를 계기로 해당 연구 분야가 본격적으로 발전하기 시작했습니다.

Microbiome
2025.02.17

박준영

UNIST

유전자 전사과정 (transcription)을 조절하는 DNA 결합 단백질과 유전체 간의 상호작용을 이해하여 유전자 발현 조절의 메커니즘을 밝히는 것은 생명과학 및 생물공학 분야의 필수적인 과제입니다. 이러한 현상을 매개하는 핵심 단백질인 전사인자 (transcription factor)의 유전체상 결합 부위를 발굴하기 위해 많은 연구자들은 염색질 면역 침전 (Chromatin Immunoprecipitation, ChIP) 실험법을 폭넓게 활용해 왔습니다.

Nucleic Acids Res.
2025.02.07

원태형

Cornell University, 현 차의과학대학교 약학대학

장내미생물은 숙주와 다양한 화학적 대사 과정(host-microbial metabolic interaction)을 통해 공생관계를 이루고 있으며, 이러한 상호작용은 숙주의 건강과 질병에 중요한 영향을 줍니다. Host-microbial metabolic interaction의 대표적인 예로 담즙산 대사를 들 수 있습니다.

Nature
2025.01.23

손예슬

한국생명공학연구원

오가노이드는 ‘장기(organ)’이라는 단어와 ‘유사함(-oid)’를 결합하여 만든 신조어입니다. 체외에서 인간의 조직을 고도로 모사하여 발달과정, 발병기전, 치료제 효능평가 등 다양한 연구분야에서 각광을 받고 있는 모델입니다. 특히 제가 주로 연구하던 위장관계(gastrointestinal tract)는 미생물에 가장 많이 노출되어 있고 끊임없이 미생물과 상호작용을 하는 장기입니다.

Biomaterials
2024.11.11

김유태

서울대학교, 현 University of California Davis

사람의 장내균총에는 다양한 미생물이 존재하며, 사람이 섭취하는 식이에 따라 장내균총이 변하게됩니다. Bifidobacterium은 영유아기에 우선적으로 장에 정착하는 균주로서, 대장으로 넘어오는 다양한 영양물질을 이용하여 살아가며, 숙주에게는 면역증진과 건강한 장내환경 조성 등의 유익한 영향을 주기에 많은 연구가 진행되었습니다. 이중 B. longum 균주는 탄수화물중합체를 활용할 수 있는 많은 탄수화물 대사효소를 갖고 있어 성인의 장내에서도 살아갈 수 있습니다.

Gut Microbes
2024.11.05

이용욱

University of Massachusetts Chan Medical School

현재 밝혀진 많은 물질대사 경로는 수많은 노선이 얽힌 서울의 지하철 노선도처럼 출발점과 도착지를 잇는 여러 선택 가능한 경로가 존재합니다. 저의 연구는 마치 지하철역 하나가 폐쇄되었을 때 이용객들이 어떤 다른 경로를 가장 많이 사용할지 살펴보는 것과 같이, 선천성 대사이상 (inborn errors of metabolism)에 관련된 효소 유전자의 돌연변이로 인해 전체 물질대사가 어떻게 재구성되는가를 살펴보는 것으로 시작되었습니다.

Nat Metab.
2024.09.05

유웅재

Vanderbilt University Medical Center, 현 POSTECH

Salmonella enterica serovar Typhimurium과 같은 병원성 세균은 숙주의 장내에서 증식하기 위해 일반적인 장내 공생미생물과는 다른 생존전략을 구사합니다. 예를 들어 숙주가 Salmonella에 감염되면 장내 염증반응이 일어나게 되고, 이로 인해 장내 환경은 Salmonella가 좋아하는 환경으로 변하게 됩니다.

Cell Host Microbe
2024.07.17

조지현

서울대학교 수의과대학

당뇨병의 발병 원인은 여전히 명확히 규명되지 않았지만, 잘못된 식습관, 부적절한 생활 습관, 비만, 스트레스 등 여러 환경 요인이 관련되어 있습니다. 특이, 이러한 요인들은 만성 염증을 유발할 수 있으며, 고혈당 수준이 오래 지속되면 심혈관 합병증, 신경합병증 등 다양한 합병증을 유발할 수 있습니다.

Autophagy
2024.03.20

김민지

경북대학교

항생제 내성은 일반적으로 미생물이 항생제에 노출될 때 발생하며, 이로 인해 항생제 치료 효과가 감소하거나 사라질 수 있습니다. 최근 수십년 간 항생제 남용과 새로운 항생제 개발의 어려움으로 항생제 내성 문제가 급증하고 있으며, 2050년에는 항생제 내성균에 의한 사망자가 암 환자보다 더 많아질 것으로 우려되고 있습니다. 이로 인해 항생제 내성은 공중보건 및 의학 분야에서도 전세계적으로 큰 문제가 되고 있습니다.

Environ. Int.
2023.11.06

손우정

서울대학교

염증성장질환(inflammatory bowel disease, IBD)은 장관 내 비정상적인 만성 염증이 호전과 재발을 반복하는 원인불명의 질환으로, 크론병과 궤양성 대장염이 대표적인 질환들입니다. 염증성장질환의 발병 기전은 매우 복잡하지만, 유럽이나 북미 지역에 비해 상대적으로 유병율이 매우 낮았던 우리나라 및 일부 아시아 국가들의 IBD 발병률이 최근 급격히 증가한 것은 질병 발달에 있어서 ‘환경적 요인(environmental factor)’이

BMC Med.
2023.05.19

윤창규

서울대학교, 현 Cornell University

패혈증 또는 콜레라를 일으키는 비브리오균은 사람을 숙주로 하는 대표적인 기회 감염균입니다. 이 균이 인체에 감염했을 때, 과당 (fructose) 수송 단백질을 암호화하는 유전자의 발현이 매우 증가하며, 특히 비브리오 콜레라균의 경우, 과당 수송 단백질의 발현 증가가 콜레라균의 독소 단백질 발현 증가와 장내 서식화와 관련 있다는 것이 알려져 있습니다.

Nucleic Acids Res.
2023.05.03

김성미

Washington University in St Louis

방광염(Urinary tract infection, UTI)은 성인 여성의 60%가 일생동안 한 번 이상은 겪을 정도로 흔한 질병이며, 그 중 20-30%의 환자가 재발성 방광염 (recurrent UTI, rUTI)을 겪습니다. 재발의 원인에 대해서는 명확하게 밝혀진 기전이 없어 예방요법으로 장기적인 항생제 복용 (daily prophylaxis)이 사용되고 있지만, 이는 내성균 발생과 환자의 장내 미생물군에 영향을 미칠 수 있다는 제약이 있습니다.

Nat. Microbiol.
2023.04.19

허지원

연세대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 ?미생물은 인체의 모든 표면에 존재하며 그중 대다수는 장관계, 특히 대장에 존재합니다. 장내 미생물균총(마이크로바이오타, microbiota)은 아기가 태어나는 순간부터 어머니의 미생물을 받으며 정착하기 시작하여, 평생 동안 인간의 면역, 대사체계의 발달과 유지에 핵심적인 역할을 합니다. 최근 많은 연구를 통해, 장내 마이크로바이오타의 균형이 깨지는 현상과 다양한 질병의 연관성이 보고되었고, 몇몇 미생물은 직접적으로 병을 일으킨다고도 알려졌는데요. 대중에게도 친숙한 내용으로는, 헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori)가 위암을 일으키는 원인균이라는 사실로 2005년 노벨생리의학상을 수상한 바가 있습니다. 성인의 대장에는 무려 1만여종, 총 40조 마리(?)에 달하는 미생물이 서식하고 있다고 알려져 있는데요. 장내 미생물의 방대한 종류와 수, 그리고 끊임없는 숙주와의 상호작용을 생각하면, 위암뿐만 아니라 염증성 장질환이나 대장암과 같은 다른 장관계 질병과 마이크로바이오타의 연관성을 추측해보는 것은 합리적으로 보입니다. 2010년대 초반, 대장암 조직에서 푸조박테리움 뉴클리어텀(Fusobacterium nucleatum)이 특이적으로 발견된다는 논문을 시작으로, 대장암을 촉발 또는 가속화하는 세균에 대한 스크리닝 및 후보 미생물의 발암기전연구가 활발히 진행되었습니다. 대장암의 시그니처 균주들을 활용하여 환자들이 불편해하는 대장내시경을 하지 않고도 분변만 가지고 간편한 암진단에 활용하려는 시도가 유망한 결과를 내기도 하였으며, 최근에는 장 마이크로바이오타가 면역관문억제제의 치료효과에 큰 영향을 미친다는 것이 보고되면서, 진단부터 치료과정에서의 활용에 이르기까지 높은 임상잠재력을 보유하고 있다고 받아들여 지고 있습니다. ?저희 연구실과 서울대병원 박지원 교수님 연구실로 이루어진 공동연구팀은, 대장암을 진단 받고 치료를 앞둔 환자 333명의 수술전 분변을 제공받아 16S rRNA 시퀀싱을 통해 미생물 군집분석을 수행하고, 이후 3-4년의 추적관찰을 통해 예후 인자로 활용할 수 있는 분변 미생물을 탐색하였습니다 (그림 1). ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 그림 1. 연구개요 ?그 결과 프리보텔라 속(Prevotella genus)이 많고, 특정 알리스티페스 균주(Alistip

Microbiome
2023.01.11

이은하

한국과학기술연구원

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 현재 마이크로바이옴 연구는 박테리아 연구에 중점을 두고 있지만 사람의 마이크로바이옴에는 곰팡이도 존재합니다. 이들은 숙주의 항상성 유지에 필수적인 역할을 수행한다고 알려져 있지만 질병과의 상관관계 연구는 부족한 상황입니다. 본 연구에서는 질병에 의한 곰팡이 군집 (Mycobiome)의 변화와 박테리아와의 상호작용을 연구함으로써 인체 Mycobiome 연구의 중요성을 제시하고자 하였습니다. 류마티스 관절염은 활막이라는 조직에 염증이 발생하는 만성 염증성 질병으로 대표적인 자가 면역 질환입니다. 정확한 발병기전은 밝혀지지 않았지만 마이크로바이옴이 발병과 관련이 있다고 알려져 있습니다. 정상인과 환자들의 대변 박테리아와 곰팡이 군집을 분석한 결과, 환자 그룹에서 Aspergillus 는 감소하고, Candida 가 증가하는 경향을 보였습니다. 질병에 의한 미생물 군집의 변화는 박테리아보다 곰팡이에서 뚜렷하게 관찰되었고, Core OTU 분석을 통해서도 곰팡이의 역할이 더 크다는 것을 확인할 수 있었습니다. 박테리아와 곰팡이의 상호작용을 알아보기 위해 network 분석을 실시한 결과 정상인의 hub taxa는 곰팡이인 F87_Penicillium이었지만, 환자에서는 hub taxa가 박테리아인 B3_f_Lachnospiraceae로 변화하였습니다. 이를 통해 류마티스 관절염 환자의 장내 마이크로바이옴 구조에 곰팡이가 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀낼 수 있었고, 이를 바탕으로 인체 질병과 마이크로바이옴 상관관계 연구에서 Mycobiome 연구의 필요성을 강조할 수 있었습니다. 기존의 장내 Mycobiome 연구에서는 건강한 사람들을 대표하는 곰팡이가 Saccharomyces 로 알려져 있었지만, 본 연구에서는 Aspergillus 가 건강한 사람을 대표하는 곰팡이속으로 나타났습니다. 이것은 장내 Mycobiome 또한 식습관의 영향을 받는다는 것을 보여주는 결과라고 생각합니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다. 한국과학기술연구원 강릉 천연물연구소는 “천연물로 인류의 행복을” 이라는 비전을 가지고 고부가가치의 천연물 소재를 발굴하기 위한 기초원천기술개발에서 상용화까지의 전주기 연구를 수행하고 있습니다. 뿐만 아니라 천연물 라이브러리 구축, 인공지능(AI)을 활용한 천연물 작용기전 이해, 작물 생육정보

Gut Microbes
2022.12.27

김기현

광주과학기술원, 지놈앤컴퍼니

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 이 논문의 한 개의 핵심 단어를 선정해야 한다면, 저는 ‘마이크로바이옴’을 고를 것입니다. 마이크로바이옴이란 숙주(host)에 존재하는 모든 미생물의 전체 유전체를 의미하나, 통상적으로 모든 미생물 그 자체를 뜻하기도 합니다. 마이크로바이옴은 피부, 폐, 입, 그리고 장내에 존재하며 숙주와 다양한 상호작용을 하는 것으로 알려져 있습니다. 신경계, 염증 반응을 포함한 면역계, 그리고 대사 활동까지 영향을 주는 것으로 밝혀졌고, 치매, 면역 항암 치료, 자가 면역 질환, 당뇨, 비알콜성 간질환, 비만 등의 다양한 병의 치료를 위해 꾸준히 연구가 진행되고 있습니다. 해외에서는 마이크로바이옴과 비만의 연관성을 밝히는 연구가 많이 진행되었습니다. 특히, Akkermansia muciniphila (A. muciniphila) 가 비만인 사람보다 날씬한 사람의 장에 많이 존재하고 있고, A. muciniphila 를 비만 쥐에 먹이면 체중이 유의하게 감소한다는 연구 결과가 많이 보고되었습니다. 하지만, 서양인과 동양인의 식습관과 생활습관이 많이 다르고, 이는 장 마이크로바이옴에 큰 영향을 줍니다. 따라서, A. muciniphila 가 동양인, 특히 한국인에게 똑같은 기능을 할 수 없다는 한계가 있고 연구가 많이 진행되지 않은 상황입니다. 이번 연구를 통해 한국인의 장 마이크로바이옴을 분석하여 이러한 한계를 해결하고자 했습니다. 99명의 한국인의 장 마이크로바이옴과 비만 관련 임상 지표 (BMI, 내장 지방 수치, triglyceride, 지방간 유무 등) 사이의 연관성을 분석했고, Bifidobacteirum longum 과 Bifidobacterium bifidum 이 체중 감소 또는 체중 증가 억제 (항비만 효과)에 도움을 줄 수 있는 마이크로바이옴이라고 생각했습니다. 흥미로웠던 점은 같은 종 (species)이라도, strain (균주)에 따라 항비만 효과가 달랐다는 것입니다. 항비만 효과 유무에 따라 strain 별로 특정 유전자들의 발현 패턴이 달랐고, carbohydrate metabolism에 직/간접적인 영향을 주는 것을 확인했습니다. 또한, SPF/GF mouse 실험으로 특정 strain을 섭취하면 염증 반응이 감소하고 산화적 인산화가 증가하여 지방 조직의 감소에 도움을 주어 고지방식이에 의한 체중 증가를 억제할 수 있는 것을 확인했습니다. 특히, 비만의 합병증으로 나타날 수 있는 당 저항

Microbiome
2022.12.07

안창환

Cornell University, 현 제주대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 ?미생물은 인체와 상호작용을 함으로써 그들의 생활사를 이어나갑니다. 이 상호작용 에 따라, 유산균과 같이 인체에 이익을 줄 수도 있으며, 해를 끼치는 병원성 미생물 등으로 나눌 수 있습니다. 미생물의 기본 구조는 유사하나 이 미생물이 감염, 증식되는 부위가 다르고, 또 병원성이 다르게 나타나는 이유는 lipoteichoic acid, lipopolysaccharide, peptidoglycan과 같은 미생물 특이분자패턴 (Microbe-Associated Molecular Patterns, MAMPs) 혹은 병원체 특이분자패턴 (Pathogen-Associated Molecular Patterns, PAMPs)라는 구조에 따라 숙주 혹은 숙주세포의 감수성이 다르기 때문입니다. 기존에는 항생제와 같은 약을 통해서 감염성 질환에 대처했으나, COVID-19와 같은 바이러스성 질환, 혹은 항생제 내성을 가지는 감염원에 대해서는 이러한 약제가 제 기능을 하지 못합니다. 따라서 Host-microbe interaction에 대한 연구는 향후 다양한 pathogen으로부터 인체를 보호할 수 있는 기전을 연구하여 감염성 질환에 효율적으로 대처할 수 있게 하는 기반이 됩니다. ?해당 연구는 살모넬라의 감염성을 증가시키도록 살모넬라균( 중에 장티푸스균)이 분비하는 typhoid toxin에 대한 연구입니다. 인간화 쥐 모델을 사용해서 장티푸스가 형성하는 독소를 활용한 독소백신의 모체 예방 접종에 식이 조건에 따른 역할을 조사하였습니다. 상대적으로 적은 단백질을 가지는 식이에서, 비슷한 항체 역가에도 불구하고 현저히 낮은 수준의 독소의 중화능을 보였습니다. 이러한 결과는 모체 예방 접종을 통한 효과적인 백신 작용에 있어 균형 잡힌 식단의 중요성을 강조합니다. 이 실험 과정에, 이 실험과 연관되어 항체가 결합하는 위치를 저온전자현미경으로 규명하는 등의 다양한 실험을 진행하였습니다. 또한 이 시기에 같이 연구한 논문이 oxford group이 주도한 salmonella 연구그룹의 실험과 반대되는 주장을 하여 특히 논문을 publish하는 데에 많은 애를 먹었습니다. 인체실험을 통해 salmonella typhoid toxin의 무용을 주장하는 해당 논문은 여러 가지 실험적인 단점(너무 이른 시기에 항생제를 복용하게 하여 typhoid toxin의 생산을 충분하게 하지 못하게 하였음)을 지니고 있었지만, 대규모의 인체실험이라는 이유로 좋은 저널에 실리게 되었고, 이를

PLoS Pathog.
2022.11.07

이하나

한국생명공학연구원

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 출생 후 장 성숙은 생후 첫 2년 동안 일어나며, 장 상피 장벽과 면역 체계의 확립, 미생물 군집 형성 및 안정화의 과정을 거치게 됩니다. 장의 성숙은 영양 흡수의 기능 뿐만 아니라 병원성 박테리아 및 독성 물질의 침입을 방지하는 장벽 완전성의 발달과 장내 미생물총(Gut microbiota)의 초기 집락화 및 숙주와의 상호작용을 통해 장 상피세포의 증식과 분화를 촉진하고 혈관 형성 및 점액을 생성하는 과정을 포함합니다. 하지만 여전히 장내 미생물총과 장 상피 사이의 상호작용 연구는 일반적으로 인간 정상 장을 모사하기 힘든 종양유래세포 또는 마우스 모델이 활용되고 있습니다. 또한, 초기 장 발달에서 미생물 총의 조절 능력에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 따라서 본 연구에서는 인체 유사도가 높은 모델로 잘 알려진 인간 전분화능 유래 장 오가노이드를 기반으로 장 상피 성숙, 장 줄기세포 증식 및 장 염증으로부터의 보호 효능을 확인하는 다목적 장 실험 플랫폼을 개발하여, 프로바이오틱 작용기전 연구에 대한 방향성을 제시하였습니다. 출생 후 장 발달을 모방하는 강력한 도구인 전분화능 줄기세포 유래 장 오가노이드 플랫폼의 활용으로 장 발달에 유용한 신규 리모실락토바실러스루테리 DS0384(Limosilactobacillus reuteri; DS0384) 균주를 최초로 발굴할 수 있었습니다. 더불어 신규 루테리 DS0384 균주 및 이의 대사체(N-carbamyl glutamic acid; NCG)가 초기 장 발달 및 성숙과 염증성 장 질환의 보호 효능을 가지고 있음을 확인하였습니다. 그리고 본 연구를 진행하면서 장 오가노이드 플랫폼을 활용하여, 루테리 DS0384 대사산물이 장 성숙 뿐만 아니라 장 발달, 질환으로부터의 보호 효능이 있음을 규명한 후, 실험동물 모델에 적용하였을 때, 생체 내 실험에 바로 적용하였을 때보다 실험의 시행착오가 적다는 것을 경험할 수 있었습니다. 이는 추후 마이크로바이옴 연구에서 오가노이드 기반 플랫폼이 동물실험을 상호 보완할 수 있을 것이라는 가능성을 보여주는 좋은 예가 될 것이라고 생각합니다. 이렇게 의미있는 결과는 손미영 박사님 연구팀에서 이제까지 해왔던 연구를 바탕으로 진행되었고, 좋은 저널의 논문게재와 함께, 특허를 출원하고, ㈜한국인삼공사로 기술이전까지 뜻깊은 과정을 경험할 수 있게 해

Gut Microbes
2022.11.02

배문형

Harvard Medical School, 현 가천대학교 약학대학

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 미국에서 가장 흔하게 발병되는 매개 질환인 라임병은 진드기가 사람을 무는 과정에서 나선형의 보렐리아(Borrelia)균이 신체에 침범하여 여러 기관에 병을 일으키는 감염질환입니다. 치료하지 않으면 수일에서 수주 뒤에 여러 장기로 균이 퍼지게 되고 뇌염, 말초신경염, 심근염, 부정맥과 근골격계 통증을 일으키기 때문에 초기에 적절하게 항생제를 이용해서 치료하지 않으면 만성형이 되어 치료하기 어려운 질환이라 할 수 있습니다. 지난 20년간 라임병의 염증성 면역 반응을 일으키는 면역원은 보렐리아 균에서 생산하는 alpha-galactopyranose를 포함한 당지질인 BbGL-ll로 밝혀졌지만 여러 면역 반응 연구에 있어서 효과를 나타내지 않았고 이에 대한 백신의 개발이 현재까지 전무한 상황이었습니다. 저는 인간 장내 미생물의 대사체를 연구하던 도중 발견한 면역반응 유도 물질이 보렐리아균의 면역원으로 알려진 BbGL-ll과 그 구조가 유사함을 알게 되었습니다. 그래서 BbGL-ll 물질을 대조군으로 사용하여 면역반응성을 시험하던 도중 해당 물질이 실제로는 면역반응을 유발하지 않는다는 것을 발견하게 되었습니다. 이를 통해 라임병의 면역원은 다른 구조를 가지고 있을 수도 있겠다는 가설을 세우게 되었고 이번 연구를 통해 새로운 구조를 제시할 수 있었습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다. 저는 현재 가천대학교 약학대학에 전임교원으로 재직 중으로 박사후연구원동안 재직했던 의학, 약학, 생리학 등에서 세계적인 연구를 선도하고 있는 Harvard Medical School에서 공동연구를 수행했습니다. 이번 연구를 성공적으로 마칠 수 있었던 것은 각 분야별로 필요한 모든 연구적 인프라와 우수한 연구동료들이 갖추어진 Harvard Medical School의 시스템 덕분이라 생각합니다. 3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람 연구활동을 하면서 느낀 점은 연구에 대한 아이디어는 생각지도 못한 사건에서 비롯하는 경우가 많다는 것입니다. 인류의 대발견 중 하나인 페니실린도 우연하게 날아들어온 곰팡이 오염 덕분에 가능했다는 이야기는 모두 들어보았듯이 실험이 뜻대로 풀리지 않거나 어려운 문제에 직면했을 때, 혹은 연구에 대한 아이디어가 막혔을 때, 생각

J. Am. Chem. Soc.
2022.05.17

유웅재

Vanderbilt University Medical Center

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 Salmonella Typhimurium은 E. coli와 함께 가장 오랫동안 연구된 미생물 중 하나이며 현재까지도 전세계의 수많은 연구자들이 매일 다루는 우리에게는 아주 친숙한 병원성 세균 중 하나입니다. 약 10여년 전부터 장내미생물과 숙주의 상호작용에 대한 연구가 활발해지기 시작하였고, Salmonella Typhimurium을 model organism으로 이용한 수많은 연구 논문들이 쏟아져 나오기 시작 하였습니다. 그 이유는 그동안 축적된 수많은 유전체 및 단백질 기능에 대한 연구 데이터들이 있고, genetic engineering을 통한 돌연변이 균주를 제작 하기도 쉬울 뿐만 아니라 Salmonella가 마우스의 장내에 염증을 일으키고, intracellular replication을 통해 최종적으로 systemic infection을 일으켜 숙주를 죽게 하는 특이적인 감염 메커니즘 때문입니다. 특히 숙주의 장내에서 공생미생물 및 숙주의 장상피세포 그리고 다양한 면역세포들과 상호작용 하여 끊임없이 진화를 거듭하며 살아남고 증식하는 Salmonella의 모습은 경이롭기까지 합니다. 이번 연구는 2018년 8월 Cell Host & Microbe저널에 소개되었던 논문인 A Gut Commensal-Produced Metabolite Mediates Colonization Resistance to Salmonella Infection (from Denise Monack’s Research Group, Stanford University)에 대해 반대되는 새로운 아이디어를 떠올리면서 시작하게 되었습니다. 위의 논문은 장내미생물이 생성한 propionate가 Salmonella의 세포 속으로 침투하여 세포 내 pH를 약산성으로 만들어 세포의 분열 속도를 감소시키고 최종적으로는 장내 증식을 저해한다는 새로운 colonization resistance 메커니즘을 제시하였습니다. 하지만 저는 이번 연구를 통해 Salmonella가 propionate를 대사하여 탄소원 및 에너지원으로 이용할 수 있는 효소를 코딩하는 유전자 그룹인 prp operon을 가지고 있고, 최종전자수용체인 질산염(nitrate)이 존재할 때 anaerobic respiration을 통해 장내에서 증식할 수 있다는 연구결과를 얻을 수 있었습니다. Salmonella의 숙주 감염은 장내 염증반응을 일으키고, 염증반응은 장내 질산염의 증가 및 장내 공생미생물 중 하나인 Bacteroides thetaiotaomicron의 propionate 생성을 촉진합니다. 결론적으로 Salmonella는 감염을 통해 숙주 장내에 염증반

Cell Reports
2022.01.10

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