뉴질랜드 오타고 대학이 이끄는 국제 연구팀이 박테리오파지(박테리아를 감염시키는 바이러스)의 고정밀 3차원 구조 '청사진'을 그려 바이러스를 사용하여 다제내성 '슈퍼버그'와 싸우기 위한 새로운 과학적 기초를 제공했습니다. 연구자들은 이 결과가 치료에 더 적합한 파지를 선별하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 바이러스의 진화 역사에서 고대 연관성을 밝혀준다고 말합니다.
뉴질랜드 오타고 대학이 이끄는 국제 연구팀이 박테리오파지(박테리아를 감염시키는 바이러스)의 고정밀 3차원 구조 '청사진'을 그려 바이러스를 사용하여 다제내성 '슈퍼버그'와 싸우기 위한 새로운 과학적 기초를 제공했습니다. 연구자들은 이 결과가 치료에 더 적합한 파지를 선별하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 바이러스의 진화 역사에서 고대 연관성을 밝혀준다고 말합니다.
논문의 제1저자이자 오타고 대학교 미생물학 및 면역학과 박사인 James Hodgkinson-Bean은 항균제 내성의 위협이 계속해서 증가함에 따라 파지가 전통적인 항생제의 대안으로 점점 더 주목을 받고 있다고 지적했습니다. 그는 파지가 인간을 포함한 다세포 유기체에 무해하지만 특정 박테리아를 고도로 선택적으로 인식하고 죽일 수 있다고 소개했습니다. 따라서 약물 내성이 강한 박테리아 감염을 치료하기 위해 소위 "파지 요법"에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
그의 견해에 따르면, 박테리오파지는 감염 과정이 거대한 기계와 같은 구조인 "꼬리"에 의존하는 "매우 정교한 바이러스"입니다. 이번 연구는 고해상도 구조생물학 기술을 사용해 대장균을 숙주로 하는 Bas63이라는 파지에 대한 상세한 분자 분석을 수행했으며, 감염 과정에서 꼬리의 기능을 밝히는 데 중점을 두었습니다. 관련 결과는 Science Advances 저널에 게재되었습니다.
이 연구는 오타고 대학과 오키나와 과학 기술 연구소의 과학자들이 수행했습니다. Hodgkinson-Bean은 이러한 구조적 연구가 실험에서 서로 다른 파지에서 나타나는 감염 행동의 차이를 이해하는 데 중요하며 임상적으로 "가장 적합한" 파지를 선택하는 방법에 대한 중요한 참고 자료를 제공한다고 지적했습니다.
논문의 교신 저자이자 오타고 대학 미생물학 및 면역학과 부교수인 Mihnea Bostina는 전 세계적으로 항생제 내성이 증가하고 식물 질병이 식량 안보를 계속 위협하는 상황에서 파지가 점점 더 중요해지고 있다고 말했습니다. 그는 파지 구조의 상세한 "청사진"이 약물 내성 감염 치료, 식품 가공 및 물 공급 시스템에서 생물막 제거와 같은 의료, 농업 및 산업 분야에서 보다 합리적으로 설계된 응용을 촉진할 것이라고 강조했습니다.
연구에 따르면 바이러스의 3차원 구조에는 희귀한 "수염 칼라" 연결 구조, 육량체 장식 단백질 및 다양한 꼬리 섬유가 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. Bostina는 이러한 훌륭한 3차원 데이터가 과학적 가치 외에도 예술가, 애니메이션 실무자, 대중 과학 교육자에게 창의적인 영감을 줄 수 있다고 지적했습니다.
Hodgkinson-Bean은 또한 바이러스의 구조를 연구하는 것이 바이러스의 고대 진화 역사를 추적하는 데 도움이 될 수 있다고 강조했습니다. 그는 인간의 경우 DNA가 일반적으로 진화적 관계를 추적하는 데 가장 좋은 '지문'이지만, 바이러스의 세계에서는 3차원 구조가 먼 관련이 있는 바이러스와 더 깊은 관계를 드러낼 수 있는 경우가 많다고 지적했습니다. 이번 연구에서 연구팀은 이전에 멀리 떨어진 바이러스에서만 관찰되었던 몇 가지 구조적 특징을 발견하여 이전에 인식하지 못했던 진화적 연관성을 드러냈습니다.
구조 연구를 통해 과학자들은 박테리오파지가 헤르페스 바이러스와 관련이 있다는 사실을 이미 알고 있습니다. 이 관계는 다세포 생물이 출현하기 수십억 년 전 지질학적 시간으로 거슬러 올라갑니다. 호지킨슨-빈은 이런 의미에서 우리가 파지의 구조를 관찰할 때 실제로는 “그 자체로 독특한 아름다움을 지닌 살아있는 화석, 원시 고대 생명체를 감상하는 것”이라고 말했다.
이번에 발표된 바이러스 구조는 본 연구팀이 이 분야에서 달성한 두 번째 주요 성과이다. 이들은 앞서 감자병을 일으키는 바이러스의 구조를 분석한 바 있으며, 최근 관련 연구 결과가 학술지에 게재됐다. "박테리오파지 Bas63의 Cryo-EM 구조는 Felixounavirus 속의 구조적 보존과 다양성을 드러낸다"라는 제목의 최신 논문이 Science Advances에 2025년 11월 12일 게재되었습니다.
항생제가 일부 병원체에 대한 "통제"를 점차 상실함에 따라, 파지 구조의 고해상도 "청사진"은 슈퍼버그를 처리하기 위한 보다 정확하고 효율적인 파지 치료법의 향후 개발에 대한 새로운 희망을 제공합니다.