마운트 시나이(Mount Sinai) 아이칸 의과대학(Icahn School of Medicine)의 과학자들이 박테리아 감염을 통제하는 새로운 방법을 발견했습니다. 이번 연구 결과는 2월 6일자 온라인판 네이처 구조 및 분자생물학(Nature Structural & Molecular Biology)지에 게재됐다.

연구팀은 박테리아 감염에 맞서 싸우고 통제하기 위해 중요한 박테리아 방어 메커니즘을 활성화하는 방법을 찾았습니다. 순환 올리고뉴클레오티드 기반 항파지 신호 전달 시스템(CBASS)이라고 불리는 이 방어 시스템은 일부 박테리아가 바이러스 공격으로부터 자신을 보호하기 위해 사용하는 자연적인 메커니즘입니다. 박테리아는 자기 파괴를 통해 바이러스가 개체군의 다른 박테리아 세포로 퍼지는 것을 방지합니다.

공동 제1저자이자 Icahn Mount Sinai 병원의 약리학 교수인 Aneel Aggarwal 박사는 "우리는 박테리아의 자가 파괴 시스템인 CBASS가 어떻게 활성화되는지, 박테리아 감염을 제한하기 위해 이를 활용할 수 있는지를 관찰하고 싶었습니다."라고 말했습니다. "이것은 병원 및 기타 환경에서 심각한 문제인 박테리아 감염을 해결하는 새로운 방법입니다. 항생제 내성에 맞서기 위한 새로운 도구를 찾는 것이 중요합니다. 슈퍼버그와의 전쟁에서 진화하는 내성에 맞서기 위해 툴킷을 계속 혁신하고 확장해야 합니다."

질병통제예방센터의 2019년 보고서에 따르면, 미국에서는 매년 280만 건 이상의 항균제 내성 감염이 발생하고, 이로 인해 35,000명 이상이 사망하는 것으로 나타났습니다.

아이칸 마운트 시나이 병원(Icahn Mount Sinai Hospital) 연구원들은 박테리아의 자멸 활동을 활용하여 항생제 내성을 퇴치하는 방법을 밝힙니다. 위: CBASSCap5 단백질 사량체(청록색으로 표시)가 고리형 디뉴클레오티드(주황색으로 표시)와 결합하여 박테리아 자체의 DNA를 파괴한 후 형성된 3차원 구조(모델, 빨간색으로 표시). DNA 분할에 필요한 마그네슘 이온은 녹색으로 표시됩니다. 이미지 출처: Rechkoblit 외, 자연 구조 및 분자 생물학

실험의 일환으로 연구진은 구조 분석과 다양한 생물물리학적, 생화학적, 세포 분석을 사용하여 Cap5, 즉 CBASS 관련 단백질 5가 활성화되어 DNA를 분해하는 방법과 박테리아 감염을 제어하는 ​​데 어떻게 활용될 수 있는지 조사했습니다. Cap5는 고리형 뉴클레오티드(작은 신호 분자)에 의해 활성화되어 박테리아 세포 자체의 DNA를 손상시키는 핵심 단백질입니다.

"우리 연구에서 우리는 처음으로 많은 고리형 뉴클레오티드 중 어느 것이 CBASS 시스템의 효과기인 Cap5를 활성화하는지 확인했습니다."라고 Ikan 소재 Mount Sinai 대학의 약리학 조교수이자 공동 제1저자인 Olga Rechkoblit 박사가 말했습니다. "이 사실을 파악한 후 우리는 이러한 작은 신호 분자에 결합될 때 Cap5의 구조를 자세히 관찰했습니다. 그런 다음 Icahn Mount Sinai 병원의 연구원인 Daniela Sciaky 박사의 전문적인 도움을 받아 이러한 특수 분자를 박테리아 환경에 추가함으로써 이러한 분자가 잠재적으로 박테리아를 파괴하는 데 사용될 수 있음을 보여주었습니다."

연구원들은 고리형 뉴클레오티드를 사용하여 Cap5의 구조를 결정하는 것이 Brookhaven 국립 연구소의 AMX 빔라인 과학자인 Dale F. Kreitler 박사의 전문 지식이 필요한 기술적 과제라는 것을 발견했습니다. 연구진은 동일한 시설에서 미세초점 싱크로트론 X선 방사선을 사용하여 이를 달성했습니다. 미세초점 싱크로트론 X선 방사선은 특정 유형의 입자 가속기(싱크로트론)를 사용하여 생성될 뿐만 아니라 더 자세한 이미징 또는 분석이 가능하도록 작은 영역에 세심하게 집중되거나 집중되는 X선 방사선의 한 유형입니다.

다음으로, 연구자들은 그들의 발견이 다른 유형의 박테리아에 어떻게 적용되는지 탐구하고 그들의 접근 방식이 다양한 유해 박테리아로 인한 감염을 통제하는 데 사용될 수 있는지 평가할 것입니다.

컴파일된 소스: ScitechDaily