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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-07-18
박테리아가 바이러스의 공격을 받아넘기는 유전자 시스템인 CRISPR(유전자편집 기술)은 툴라레미아(tularemia)*를 유발하는 박테리아인 Francisella novicida에서 항생제 내성(antibiotic resistance)을 증가시키는데 관여한다. 이러한 연구 결과는 CRISPR 시스템이 항생제 내성 유전자의 확산을 억제하는 다른 박테리아와 차이를 보인다. 이번 연구 결과는 PNAS지에 게재될 예정이다.
CRISPR시스템은 유전공학이나 바이오 기술 분야에 상당한 응용 잠재력이 있는 것으로 보이지만, 박테리아 유전자 조절에 있어서 이들의 역할은 여전히 연구자들을 놀라게 하고 있다. 또한 낙농업 연구자들은 박테리아를 감염시키는 파지(phage)나 바이러스로부터 치즈나 요거트를 만드는데 이용되는 배양액을 보호하고자 하는 노력을 계속하고 있다.
박테리아는 파지에서 유래한 소량의 DNA를 자신들이 지닌 CRISPR영역으로 편입시킨 다음 그러한 정보를 파지로부터 자신들을 보호하는데 이용한다. CRISPR 시스템을 이루는 가장 중요한 부분인 Cas9은 생명공학에서 이용되는 일반화된 DNA 절단효소이다. Francisella novicida는 설치류를 감염시키고 드물게는 인간을 감염시키기도 하지만, 이는 주로 잠재적으로 생물학적 무기의 가능성이 있는 F. tularensis의 연구 모델 역할을 하기도 한다. 박테리아는 면역세포의 일종인 대식세포를 감염시키고 이 속에 자신들을 복제한다.
에모리의대(Emory University School of Medicine) 및 에모리 백신센터(Emory Vaccine Center)의 연구자들은 Cas9을 코딩하는 유전자가 F. novicida 박테리아 내부에서 돌연변이가 일어나는 경우 이들은 스트렙토마이신(streptomycin)과 카나마이신(kanamycin)과 같은 일반적인 항생제나 폴리마이신B(polymyxin B) 등에 보다 취약해진다는 사실을 발견했다. 이들은 역으로 돌연변이의 효과를 추적해 나갈 수 있었다. 이에 대해 에모리 의대의 교수이자 미국 에모리 대학의 여키스 국립영장류연구센터(Yerkes National Primate Research Center) 교수인 David Weiss는 "돌연변이가 일어난 박테리아는 외부로부터 어떤 화학물질을 더 쉽게 받아들인다. 그러한 증가한 투과성(permeability)은 이들이 동물세포를 감염시키는 경우 보다 쉽게 유발된다"고 말했다.
David Weiss와 함께 연구를 수행한 대학원생인 Timothy Sampson은 Cas9 돌연변이 박테리아가 보다 쉽게 자신의 DNA를 유출시켜 면역세포가 활성화시킨다는 것을 발견했다. 이것은 Cas9이 동물 면역 시스템을 피하기 위해 Francisella novicida에 필수적인 이유가 될 수 있다. Cas9에 대한 조절 역할은 Francisella novicida에 제한되는 것은 아닌 것으로 보인다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 [A CRISPR-Cas system enhances envelope integrity mediating antibiotic resistance and inflammasome evasion, PNAS, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1323025111]를 참고하기 바란다.
툴라레미아(tularemia)*: 야토병이라고도 한다. 원래는 토끼나 다람쥐의 병원균으로, 사람에게는 멧토끼의 고기를 다룰 때 감염된다. 미국에서는 치사율 3∼7%라고 하는데 보통은 예후가 좋고 사망하는 일은 드물다. 잠복기는 2∼5일이며 갑자기 발열하고 두통•요통•구토•설사 등을 볼 수 있고, 이후의 경과는 침입부위에 따라 여러 가지 병형으로 나뉜다. 가장 많은 것이 림프절형으로 보통 상완•겨드랑이의 림프절이 달걀크기로 붓고 아프며, 상처가 있으면 농포화하여 궤양이 된다.
http://phys.org/news/2014-07-crispr-antibiotic-resistance.html
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