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성과명한강 바이러스에서 새로운 항생제 내성 효소 발견

Freshwater viral metagenome reveals novel and functional phage-borne antibiotic resistance genes(Microbiome (IF: 5.282, 2019년 기준) )

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지원사업
선도연구센터지원사업, 환경기술개발사업
지원 기관
과학기술정보통신부, 환경부
연구 기관
명지대, 인하대, 중앙대
연구자
문기라, 이상희, 조장천, 차창준
발표일
2020-06-09
조회수
110

한강 바이러스에서 새로운 항생제 내성 효소 발견


베타락담계 항생제 내성 전파 매개자로 바이러스 주목



개요

인하대학교 조장천 교수, 문기라 박사, 명지대학교 이상희 교수, 중앙대학교 차창준 교수 등이 한강에 존재하는 파지에서 항생제 내성의 원인이 되는 유전자를 동정, 한강 바이롬 베타락탐 분해효소(HRV) 등으
로 명명했다. 과학기술정보통신부 선도연구센터지원사업과 환경부 환경기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 Microbiome에 6월 1일 게재되었다.


연구 내용

파지 감염을 통해 전파되는 항생제 내성 유전자를 모니터링 및 추적하기 위하여 한강의 6개 지점에서 각 10리터의 표층수를 채취하여 세균을 제거한 후 바이러스만 농축하였다.
농축한 바이러스에서 핵산을 추출한 다음, 바이러스 메타유전체(metagenome)의 염기서열 정보를 차세대 염기서열 분석방법(바이롬-Virome)을 사용하여 분석하였다.
★ 바이롬 분석법 : 존재가 알려지지 않은 많은 양의 파지 유전자를 대용량으로 분석할 수 있는 방법
한강 바이러스 메타유전체 분석으로부터 약 130만개의 조립된 유전자 조각을 얻었으며 여기에서 25개의 항생제 내성 유전자를 발견하였다. 25개의 항생제 내성 유전자는 베타락탐, 폴리믹신, 반코마이신 등 항생제에 내성을 보이는 유전자이며, 파지 유전체 내에 존재하는 것으로 확인되었다.
한강 바이러스 유전체에서 발견된 항생제 내성 유전자 중 4개의 유전자는 베타락탐 분해효소 유전자로 판명되었다. 이들 유전자 내에 효소의 활성화 자리가 잘 보존되어 있으며, 지금까지 보고된 어떤 베타락탐 분해효소 유전자와도 연관관계가 매우 낮다는 사실이 확인되었다.
파지 유전체에서 발견된 베타락탐 분해효소 유전자를 대장균에서 발현시켜 항생제 내성을 실험한 결과, 페니실린, 세팔로스포린, 카바페넴 등의 베타락탐계 항생제에 대하여 대조군에 비해 최대 16배 강한 내성을 보이는 것이 입증되었다. 특히 카바페넴계 항생제에도 저항성이 나타나서 광범위 내성 유전자로 확인되었다.


기대 효과

본 연구는 환경 바이러스 중에서 최초로 활성이 있는 항생제 내성 유전자를 발견했다는 점에서 의의가 있다. 환경에 존재하는 비배양성 파지도 항생제 내성 전파의 매개체가 될 수 있는 만큼, 항생제의 직접 표적인 세균 뿐 아니라 세균에 기생하는 파지에 대한 모니터링 필요성에 대한 논의의 물꼬가 될 것으로 기대된다.


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