예루살렘, 2025년 4월 8일 (TPS-IL) — 이스라엘 연구원들은 화요일에 박테리아의 이동 방식이 항생제 내성 확산에 직접적인 역할을 한다는 사실을 밝혔으며, 이는 항생제 내성에 맞서 싸울 새로운 가능성을 열어주는 연구입니다.
이 연구는 박테리아가 항생제 내성을 포함한 유전 물질을 공유하는 과정인 박테리아 접합에 초점을 맞췄습니다. 시갈 벤-예후다 교수와 일란 로젠샤인 교수가 이끄는 히브리 대학 과학자들은 박테리아의 꼬리 모양 편모의 회전이 접합 과정을 촉발하는 기계적 신호 역할을 한다는 사실을 발견했습니다.
지금까지 지배적인 이해는 박테리아 접합이 고체 표면에서만 일어나며 편모의 회전은 이동만을 위한 것이라는 것이었습니다.
그러나 동료 검토 저널인 The EMBO Journal에 최근 발표된 이 연구 결과는 편모 회전이라고 불리는 편모의 움직임이 액체 환경에서도 일어난다는 것을 발견했습니다. 연구원들은 또한 편모의 회전 운동이 기증 세포가 수용체 세포와 다세포 클러스터를 형성하여 효율적인 유전자 전달을 촉진하는 기계 감지 메커니즘 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 이는 박테리아가 이전에 접합에 덜 유리하다고 여겨졌던 조건에서도 내성 유전자를 퍼뜨리는 데 도움이 됩니다.
벤-예후다 교수는 “박테리아 접합이라고 불리는 이 DNA 전달 과정은 오랫동안 고체 표면에서 연구되어 왔습니다. 우리가 발견한 것은 액체에서 편모의 회전이 이 과정을 시작하는 기계적 신호 역할을 한다는 것입니다.”라고 말했습니다.
이 연구는 일반적인 토양 박테리아인 바실러스 서브틸리스에서 발견되는 널리 퍼진 플라스미드인 pLS20에 초점을 맞췄습니다.
연구원들은 회전하는 편모가 기증 세포에서 유전자 발현을 유발하여 수용체 박테리아와 클러스터를 형성하도록 유도한다는 것을 관찰했습니다. 이 클러스터는 세포를 밀접하게 접촉시켜 DNA 전달을 촉진합니다. 편모 회전이 차단되면(유전적 변형을 통해 또는 주변 액체의 점도를 높여서) 접합률이 급격히 떨어졌습니다.
벤-예후다는 “단순히 편모가 있는 것만이 아닙니다. 회전해야 합니다. 그 기계적 작용은 박테리아가 DNA 공유를 시작하도록 신호하는 데 필수적입니다.”라고 설명했습니다.
편모 회전이 유전자 전달을 촉발하는 데 필수적이므로 항균 전략의 새로운 잠재적 표적이 됩니다. 이 기계적 신호를 방해하면 박테리아를 직접 죽이지 않고 내성 유전자의 확산을 막는 데 도움이 될 수 있습니다.
혈류, 폐 또는 수계와 같은 액체 환경에서 박테리아의 행동이 이전에 생각했던 것보다 더 역동적이라는 이해는 항생제 내성이 퍼지는 방식에 대한 더 나은 예측 모델로 이어질 수도 있습니다.
벤-예후다는 “우리 연구는 DNA 전달을 박테리아의 이동 생활 방식과 동기화하는 것이 플라스미드에게 원격 생태학적 틈새로 퍼져나가는 이점을 제공한다는 새로운 개념을 제시합니다.”라고 말했습니다.
