바이오스펙테이터

바이오스펙테이터 김성민 기자

장내 대장균(Escherichia coli, E. coli) 분비 독소인 '콜리박틴'이 DNA 알킬화로 이중가닥 손상시키는 메커니즘 10년만에 밝혀져..."연구팀 대장암 조기진단 바이오마커로 콜리박틴 DNA adducts 제시"

▲연구팀이 밝힌 대장균의 콜리박틴이 대장암을 일으키는 메커니즘.

장내 마이크로바이옴이 대장암(colorectal cancer, CRC) 세포를 악성 종양세포로 바뀌게 하는 메커니즘이 밝혀졌다. 하버드대 화학 연구팀과 예일대 생화학과 연구팀은 장내 미생물이 독소를 내뿜어 DNA를 손상시켜 대장암을 일으키는 메커니즘을 밝힌 연구 결과를 지난 15일 사이언스 저널에 발표했다(doi: 10.1126/science.aar7785).

장내 미생물은 수백개에 이르는 독특한 저분자 물질을 만들고 2차 대사물질을 만들어 숙주인 인간의 질환 발달에 영향을 미친다고 알려져왔다. 이전 연구에서 장내 박테리아와 장 상피세포가 접촉하면서 종양이 만들어져 전이되는 현상도 확인한 바 있다. 또한 실제 환자의 장내 종양세포 안에는 박테리아 물질이 포함돼 있었다.

그 가운데서도 학계는 대장암을 일으킨다고 알려진 장내 대장균(Escherichia coli, E. coli)이 분비하는 독소인 '콜리박틴(Colibactin)'이 장 상피세포에서 유전 변이를 일으킨다는 점을 주시하고 있었다. 콜리박틴은 '폴리케타이드 합성효소(polyketide synthase, pks) 아일랜드'라고 부르는 유전자에서 만들어진다. 특히 장내 대장균은 pks 아일랜드를 갖고 있는 종으로 대장암 환자에게서 빈번하게 보이는 미생물이다. 여러 그룹에서 실제 대장암 마우스 모델에서 pks+ 대장균이 암을 일으키는 것을 확인했다.

임상적인 중요성 때문에 오랫동안 콜리박틴이 어떻게 DNA 구조에 영향을 미쳐 암을 일으키는 작용 기전과 콜리박틴의 화학 구조를 밝히려고 했지만 매번 어려움에 부딪혔다. 콜리박틴은 구조적으로 불안정해 물질을 분리하면 쉽게 유전독성을 잃어버리는 특성을 가지며, 콜로박틴이 포유류 세포로 어떻게 전달되는지의 메커니즘 또한 알지못했다.... <계속>