질환치료 및 차세대 프로바이오틱스 개발 이정표 제시

생명과학과 전체옥 교수와 가보뢰 연구교수 팀이 인간 장내 마이크로바이옴 정보로부터 질환과 건강에 중요한 관련성을 가지는 효소(유전자)를 발굴할 수 있는 기술을 개발했다.

우리 몸에는 체세포 수보다 더 많은 세균들이 공생하고 있다. 이들 미생물 군집이 보유한 유전체(Genome) 전체를 ‘마이크로바이옴(Microbiome)’이라 부르는데, 최근 이 마이크로바이옴이 다양한 질병과 연관성을 보인다는 연구결과가 급증하고 있다.

장내 공생 세균들은 우리 몸의 면역세포들과 긴밀하게 상호작용하며 비만, 염증성 장질환(IBD), 대장암, 류머티즘 관절염, 지방간, 당뇨 등 다양한 면역 및 대사질환에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 따라서 장내 마이크로바이옴으로부터 인간의 건강과 질환에 관련이 있는 대사 관련 효소(유전자)를 규명하는 일은 매우 중요하다.

이번 연구논문에서는 대용량 마이크로바이옴 정보로부터 인간의 건강과 질환에 관련이 있는 대사 관련 효소(유전자)를 규명할 수 있는 여러 가지 방법론을 소개하고 있다. 특히, 전체옥 교수 연구팀이 확립한 Sequence-similarity network 분석 기술과 genome-neighborhood network 분석을 통합하여 분석하는 기술을 제시했다(사진 설명). 이를 통해 인간의 건강과 질환에 관련이 있는 대사 관련 핵심 효소(유전자)를 규명하여 새로운 인간 질환치료제 및 차세대 프로바이오틱스(next generation probiotics) 개발의 이정표를 제시할 것으로 보인다.

연구팀은 이번 성과를 통해 인간 장내 마이크로바이옴으로부터 인간의 건강과 질환에 직접적으로 영향을 주는 새로운 효소 및 미생물을 탐색할 수 있는 발판을 마련할 것으로 기대하고 있다. 현재 전체옥 교수팀은 SRC와 연구재단 중견연구과제 지원을 통하여 논문에서 제시한 접근법을 사용하여 인간 장내 마이크로바이옴으로부터 인간 장내 답즙산(bile acids) 대사에 핵심적인 역할을 수행하는 미생물 규명하는 연구를 수행하고 있으며 가시적인 연구 성과 또한 도출한 바 있다(Gut Microbes, 2020, IF 10.245).

이번 논문 “장내 마이크로바이옴에서 신규 효소의 발굴 기술(Discovery and mining of enzymes from the human gut microbiome)“은 생물공학 및 응용생물 분야 학술지 'Trends in Biotechnology'(인용지수 19.536) 2022년 2월호에 게재되었다.