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[사이언스] 생강 유효성분 변형해 생물막 형성 억제 기술 개발

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특허뉴스 염현철 기자
기사입력 2020/08/04 [12:11]

▲ 6-진저롤 유도체인 화합물 30에 의한 녹농균의 생물막 형성 억제 메커니즘 / 6-진저롤의 구조를 변경시킨 화합물 30이 녹농균의 생물막과 독성 인자에 미치는 영향에 대한 메커니즘이다. 화합물 30은 rhl 관련 유전자의 발현을 억제시켜 생물막 형성과 독성 인자 생성을 억제한다 / 제공 : 고려대학교, 변영주 교수  © 특허뉴스

 

생강에서 유래한 유효성분의 구조를 바꿔 새로운 생물막 저해제로 이용하려는 시도가 나왔다.

한국연구재단은 고려대 약학과 변영주 교수 연구팀이 고려대 건축사회환경공학부 박희등 교수 연구팀과 함께 생강의 유효성분 중 하나인 6-진저롤 구조를 변형하여 녹농균의 생물막 형성을 억제할 수 있는 유도체를 개발했다고 4일 밝혔다.

 

미생물이 다양한 표면에 붙어 형성된 막 형태의 구조물로 끈적끈적한 분비물에 둘러싸인 미생물 군집인 생물막(biofilm)이 의료기기, 인체조직, 수도관, 수처리 필터 등 다양한 표면에 형성되면 감염, 오염, 부식 등의 문제를 발생시킨다. 생물막 억제를 위해 항미생물제가 주로 사용되지만 미생물 내성이나 인체 독성을 유발할 수 있어 고농도 사용이나 지속 사용은 제한된다.

 

연구팀은 생강에서 유래한 6-진저롤 유도체가 생물막 형성에 관여하는 정족수 인식 기작을 방해하여 고효율의 생물막 형성 억제 효과를 지속할 수 있음을 알아냈다.

 

* 6-진저롤(6-Gingerol) : 생강의 주요 성분으로 생강 특유의 맛과 향의 원인이 된다.

* 정족수 인식(Quorum sensing) : 세포 간 신호전달 기전으로, 세포 밀도에 의해 증가된 신호물질을 인식하여 생물막 형성을 포함한 분화, 증식, 독성물질 생산 등의 생리적인 변화를 유도한다.

 

 

 

6-진저롤 유도체가 녹농균 생물막 형성에 관여하는 정족수 인식 수용체 중 하나인 RhlR 단백질에 강하게 결합하여 생물막 형성을 억제한 것이다.

 

6-진저롤 유도체는 미생물에 독성이 없으며, 생물막 형성을 74% 억제시켰다. 또한, 녹농균의 독성인자를 감소시켜 녹농균에 감염된 밀웜(세균감염 실험에 사용되는 곤충모델)의 생존률을 2.7배 증가시키는 효과를 보였다.

 

▲ 화합물 30에 의한 생물막 형성 및 독성인자 생성 억제 효과 / 6-진저롤 유도체인 화합물 30을 처리하였을 경우, 대조군에 비해 74% 생물막 형성 억제 효과를 보였다(왼쪽). 독성인자 생성 감소를 통해 녹농균에 감염된 밀웜의 생존률을 2.7배 향상시켰다(오른쪽). / 제공 : 고려대학교 변영주 교수  © 특허뉴스

 

연구팀은 대량으로 합성할 수 있는 6-진저롤 유도체를 항생제와 병용투여할 경우 항생제의 용량을 낮출 수 있을 것으로 기대하고 있다.

생강이라는 천연물질에서 유래한 유도체로, 다양한 산업현장에서 발생하는 막힘, 오염 방지에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

 

이 연구의 성과는 의약화학 분야 국제학술지 저널 오브 메디시날 케미스트리(Journal of Medicinal Chemistry)722일 온라인판에 게재되었다.

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