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성과명진저롤 유도체로 생물막 형성 억제 기술 개발

Discovery and characterization of pure RhlR antagonists against Pseudomonas aeruginosa infections(Journal of Medicinal Chemistry (IF: 6.205, 2019년 기준) )

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지원사업
중점연구소사업, 중견연구자지원사업, 환경기술개발사업
지원 기관
과학기술정보통신부, 교육부, 환경부
연구 기관
고려대학교
연구자
남상진, 함소영, 박희등, 변영주
발표일
2020-08-05
조회수
107

진저롤 유도체로 생물막 형성 억제 기술 개발


생강 유효성분 변형하여 미생물의 생물막으로 인한 감염이나 오염방지 실마리



개요

고려대학교 약학과 변영주 교수 연구팀이 고려대학교 건축사회환경공학부 박희등 교수 연구팀과 함께 생강의 유효성분 중 하나인 6-진저롤 구조를 변형하여 녹농균의 생물막 형성을 억제할 수 있는 유도체를 개발했다. 교육부 중점연구소 사업, 과학기술정보통신부 중견연구자사업 및 환경부 환경기술개발사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 의약화학 분야 국제학술지 Journal of Medicinal Chemistry 온라인판에 7월 22일 게재되었다.


연구 내용

6-진저롤 구조의 머리, 중간, 꼬리 부분을 변형한 55종의 유도체를 합성하여, RhlR 수용체에 대한 결합력 평가를 진행하여 화학구조와 활성과의 상관관계를 확립하였다.
다양한 6-진저롤 유도체의 RhlR 결합력 분석을 통해 생물막 저해 물질 후보군을 선정하고, 선정된 후보군에 대하여 생물막 형성 실험, 미생물 생장 실험, RhlR 대표 독성 인자인 람노리피드 실험 등을 통하여 화합물 30을 가장 효과적인 저해제로 발굴했다.
화합물 30은 6-진저롤 페닐 부분의 3‘ 위치의 메톡시기(-OCH3)와 4’ 위치의 수산화기(-OH)를 불소기(-F)로 치환하고, 페닐 잔기와 카보닐 그룹 사이에 삼중결합이 도입한 유도체이다.
화합물 30은 항미생물제와 달리 미생물의 생장에는 영향을 미치지 않으면서, 6-진저롤 뿐만 아니라 기존에 보고된 생물막 저해물질 N-cyclopentylbutyramide보다 강력한 RhlR 결합력을 통해 녹농균 생물막을 74% 감소시켰다. 또 유체의 흐름이 있는 조건에서도 생물막 주요성분인 다당류와 단백질 합성을 저해하는 사실을 밝혔다. 화합물 30은 정족수 인식 관련 독성 인자의 생성을 44~49% 감소시켰으며, 녹농균을 주입한 밀웜에 투여 시 생존률이 2.7배 증가했다.
화합물 30은 rhl 관련 대표 독성 유전자인 rhlA의 발현을 79% 감소시켰으며, 이와 같은 합성 화합물 30의 생물막 형성 저해 기전은 정족수 인식 교란 효과에 의한 것임을 결합물질을 만들지 못하는 돌연변이를 이용해 규명하였다.


기대 효과

6-진저롤 유도체는 미생물 생장에 영향을 미치지 않으면서 저항성 세균의 번식을 방지할 수 있다. 또한, 항생제와 조합하여 처방할 경우 항생제의 역가를 높일 수 있어 저농도의 항생제로 세균 감염을 치료하는데 도움이 될 수 있다. 정수 필터, 산업용 정수기, 수도관 등에 응용할 경우 막힘 현상을 현저하게 줄일 수 있다. 이번에 발굴한 6-진저롤 유도체는 대량합성이 가능하여 천연물의 단점인 높은 단가를 보완할 뿐만 아니라 의약학 및 공학 분야에 다양하게 적용이 가능할 것으로 예측된다.


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