항생제 내성 실마리 될 새 효소 발견…"RNA 변형 첫 규명"

항생제 내성 극복의 실마리가 될 새로운 효소가 처음으로 발견됐다.

10일(현지시간) 애저라이프사이언스에 따르면 싱가포르-MIT 연구기술연합(SMART) 항생제 내성(AMR) 연구그룹은 미국 매사추세츠공과대학(MIT), 싱가포르 난양공과대학(NTU) 등과 공동으로 아미노발레르아미딘 합성효소(AvaS)를 찾아냈다.

이 효소는 피리독살 인산(PLP)에 의존해 전이리보핵산(tRNA)을 변형하는 최초의 사례로 확인됐다. PLP 의존 효소는 그동안 아미노산 대사 등에만 관여하는 것으로 알려져 있었다.

연구진은 폐렴과 패혈증 등을 일으키는 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에서 '아미노발레르아마이드 시티딘'(ava2C)이라는 화학 변형을 만드는 효소가 AvaS임을 규명했다. ava2C는 여러 세균과 식물에서 관찰됐지만 이를 생성하는 효소는 지금까지 밝혀지지 않았다.

연구진은 SMART AMR의 액체크로마토그래피-질량분석(LC-MS/MS) 기반 RNA 변형 분석 플랫폼으로 수천 개의 녹농균 돌연변이를 선별해 AvaS를 발견했다. ava2C는 아시네토박터 바우마니균과 콜레라균, 식물 애기장대에서도 존재가 확인됐다.

연구 결과 AvaS는 비타민 B6 유도체인 PLP를 이용해 기존 변형인 라이시딘(k2C)을 ava2C로 전환했다. 이는 PLP 의존 효소가 tRNA 변형에 관여한다는 사실을 처음으로 입증한 것이다.

또한 ava2C는 세균이 유전 정보를 읽는 방식을 바꿔 단백질을 더 빠르고 효율적으로 만들게 하며, 대사·산화 스트레스 적응을 돕는 것으로 나타났다.

피터 디돈 SMART AMR 공동 수석연구원은 "AvaS 발견은 RNA 생물학에서 알려지지 않았던 장을 열었고 항생제 내성과 관련된 과정을 이해하는 중요한 진전"이라고 말했다.

제1저자인 징징 순 SMART AMR 연구원은 "PLP 의존 효소가 tRNA를 직접 변형할 수 있다는 사실을 처음으로 밝혀 RNA 변형 화학에 대한 이해를 넓혔다"며 "내성균을 극복할 새 전략 개발의 길을 열었다"고 설명했다.

연구진은 향후 ava2C가 세균의 스트레스 반응과 대사에 미치는 영향을 조사하고, 이 변형을 방해하거나 차단하는 방법을 탐색할 계획이다. 이번 연구는 네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)에 게재됐다.