몸을 아프게 하는 병균을 물리치기 위해 약을 사용합니다. 그런데 종종 다양한 약에 내성을 가진 강력한 박테리아들이 있습니다. 치료 수단이 통하지 않아 환자를 곤란하게 합니다. 

그러나 새로운 방법으로 의사들이 내성 박테리아 감염에서 환자를 지킬 수 있을지도 모릅니다. 다루기 까다로운 박테리아 문제를 해결할 열쇠는 학계에 알려진지 80년 된 항생물질입니다. 풀로스 바이올로지(PLOS Biology)에 16일(현지시간) 발표된 연구는 누르세오트리신(nourseothricin)에 주목합니다. 흙에서 발견되는 천연 물질로 1942년 처음 존재가 보고되었습니다.

누르세오트리신에는 스트렙토트리신(streptothricin)이라는 복합 분자의 여러 형태가 담겨있습니다. 한때 스트렙토트리신은 그람 음성균을 이겨낼 차세대 약제로 기대받았습니다. 대장균처럼 두꺼운 외피 보호막을 가진 그람 음성균은 항생제로도 죽이기 어렵습니다.

하지만 누르세오트리신은 1940년대 제한적으로 진행한 인체 실험에서 신장에 독성이 있다고 밝혀졌습니다. 이후 사람들의 관심사에서 멀어졌지만 한 연구팀이 다시 눈길을 주었습니다. 하버드 의과 대학교는 노스웨스턴대학교와 케이스웨스턴 리저브 대학교 메디컬 센터와 협력해 누르세오트리신을 살펴보기로 결정했습니다.

제임스 커비 하버드 의과대학 병리학자는 "사용할 수 있는 약을 찾아보니 슈퍼 내성균들이 스트렙토트리신에 매우 취약했다"며 "실험에 사용할 균 대항 독소로 선정했다"고 연구하게 된 계기를 밝혔습니다. 이어 "과학자들이 1942년 추출한 스트렙토트리신은 오늘날 우리가 연구하는 소재만큼 순수하지 않다"며 "당시 스트렙토 트리신이라고 부른 것은 실제로 스트렙토트리신 변종이다"고 설명합니다. 그에 따르면 이런 혼합된 스트렙토트리신을 누르세오트리신이라고 부릅니다.

초기 항생제 연구에서 누르세오트리신은 불완전한 스트렙토트리신 정제 과정을 거쳤기 때문에 독성을 유발할 수 있었습니다. 2022년 발표된 연구는 여러 스트렙토트리신이 제각기 다른 독성을 지닌다고 보고합니다.

다양한 스트렙토트리신 중에는 독성이 약하면서 약제로 효과가 있는 물질도 있습니다. 스트렙토트리신-F는 독성이 낮으면서도 약물 내성균에 효능이 있습니다.

연구진은 스트렙토트리신-F와 스트렙토트리신-D를 조사했습니다. 스트렙토트리신-D는 그람음성균 처리에도 효과가 있었고 약물 내성균들에게는 스트렙토트리신-F보다 강력한 모습을 보여주었습니다. 그러나 신체에 투여하면 낮은 용량에도 신장 독성을 유발하는 부작용이 있었습니다.

연구진은 극저온 전자현미경으로 스트렙토트리신-F을 분석했습니다. 스트렙토트리신-F는 박테리아 안에서 리보솜과 결합했습니다. 균이 단백질을 적절하게 만들지 못해 장애가 생겼습니다. 그로인해 감염 확산을 저지할 수 있었습니다.

커비는 "항생 물질이 교묘한 방법으로 유기체가 단백질을 생산하는 능력을 제어한다"며 "세포가 단백질을 만들 때 어떻게 아미노산을 조합하는지 알려주는 청사진을 통해 만든다"고 세포의 기능을 소개했습니다.

이어 "우리 연구는 항생 물질이 어떻게 생체구조에 혼란을 일으켜 정보가 제대로 전달되지 않고 문제가 생기는지 설명한다"며 "결국 세포는 쓰레기들만 생산하면서 중독된다"고 말했습니다.

연구진은 누르세오트리신이 다른 항생제와 다르게 작동한다는 사실만 알아냈을 뿐입니다. 앞으로 진행할 후속 연구로 작동 방식을 더 이해하기 위해 노력할 예정입니다.

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 Laura Baisas 기자 & 육지훈 기자