피부 유해세균을 억제하는 신종 유산균 발견
부서명 국립낙동강생물자원관등록일자 2021-08-19
피부 유해세균을 억제하는 신종 유산균 발견
◇ 국립낙동강생물자원관, 축산 발효사료에서 피부 유해세균을 억제하는 신종 유산균 ‘컴파니락토바실러스 파불리’ 찾아
◇ 모낭염, 염증성 여드름 등 피부 질환을 개선할 수 있는 다양한 산업 소재로 잠재력 가져
□ 환경부 산하 국립낙동강생물자원관(관장 서민환)은 최근 피부 유해세균을 억제하는 신종 유산균인 ‘컴파니락토바실러스 파불리’를 발견했다고 밝혔다.
○ 국립낙동강생물자원관은 2019년부터 다양한 발효시료*로부터 유산균을 분리하여 미생물과 공생하는 사람 또는 동물의 건강증진을 비롯해 질병제어와 관련된 기능성 연구를 수행하고 있다.
* 유산균 등 미생물 발효를 통해 만들어지는 제품(축산 발효사료, 막걸리 등)
□ 연구진은 축산 발효사료, 막걸리 등에서 분리한 유산균 313주를 대상으로 피부 유해세균에 대한 항균활성 능력을 확인했다.
○ 그 결과 유산균 4종*이 모낭염, 염증성 여드름 등 피부 질환과 관련된 황색포도상구균**, 표피포도상구균, 프로비덴시아 레트게리(Providencia rettgeri)의 성장을 저해하는 것으로 확인됐다.
* 막걸리 유래 2종: 락티카제이바실러스 파라카제이(Lacticaseibacillus paracasei NSMJ15), 슈레이페리락토바실러스 하비넨시스(Schleiferilactobacillus harbinensis NSMJ42), 축산 발효사료 유래 2종: 락티카제이바실러스 파라카제이(Lacticaseibacillus paracasei NFFJ04), 컴파니락토바실러스 파불리(Companilactobacillus pabuli NFFJ11)
** 황색포도상구균: 스타필로코커스 아레우스(Staphylococcus aureus),
표피포도상구균: 스타필로코커스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis)
○ 이중, ‘컴파니락토바실러스 파불리’는 신종 유산균이며, 피부 유해세균의 성장을 억제한다는 것이 처음으로 확인됐다.
○ 또한, 연구진이 이 신종 유산균의 유전체를 분석한 결과, 항균물질 생산에 관여하는 박테리오신* 유전자가 확인되지 않아 기존과는 다른 항균물질의 생산이 기대된다.
* 여러 종류의 세균이 생산하는 천연 항균성 단백질계 물질로 알려짐
□ 이에 연구진은 이번 신종 유산균의 추출물에서 항균 효능이 있는 단일물질을 규명하고, 이와 관련된 유전자 정보를 파악하여 염증 등 피부상태 개선을 위한 기능성 유산균(프로바이오틱스*) 개발 연구를 추진할 계획이다.
* 건강에 좋은 효과를 주는 살아있는 균을 뜻함
□ 정상철 국립낙동강생물자원관 미생물연구실장은 “이번에 발견한 신종 유산균이 산업적인 활용성이 높다는 것을 확인했다”라며, “유산균을 이용한 생명공학 활용기술 개발을 위해 지속적으로 노력할 계획이다”라고 밝혔다.
붙임 1. 주요 연구결과.
2. 질의/응답.
3. 전문용어 설명. 끝.
붙임 1
주요 연구 결과
□ 유산균의 피부 유해세균 항균활성능
[그림 1] 신종 유산균(컴파니락토바실러스 파불리 NFFJ11)의 유해세균 항균활성능 평가
[그림 2] 유산균 3균주(NSMJ15, NSMJ42, NFFJ04)의 유해세균 항균활성능 평가
※ MRS 배지 중앙에 점적(spotting)된 유산균 균주를 48시간 배양한 후 균주활성을 클로로포름 증기를 사용하여 제거하였음. Staphylococcus aureus CCARM 3A860, Staphylococcus epidermidis KCCM35494, Providencia rettgeri KCCM41092가 각각 접종된 영양배지(nutrient agar; NA)를 각각 MRS 배지 위에 덮어씌우고 48시간 배양한 후, 유산균 균주 주위 투명환(clear zone)의 유무를 통해 항균활성능을 평가
□ 신종 유산균(컴파니락토바실러스 파불리)의 균주 사진, 계통도, 유전체 지도
[그림 3] 컴파니락토바실러스 파불리 균주 사진 및 계통도
※ MRS (De Man, Rogosa, Sharpe) 배지를 사용하여 축산사료 내 존재하는 컴파니락토바실러스 파불리를 분리했고, 투과전자현미경(TEM, Transmission Electron Microscope) 분석을 통해 편모가 없으며 간균 형태의 유산균임을 확인
[그림 4] 컴파니락토바실러스 파불리 균주의 유전체 지도
※ 컴파니락토바실러스 파불리의 16s rRNA 유전자 염기서열 및 유전체를 기반으로 계통학적 분석을 통해 컴파니락토바실러스 속에 속하는 신종임을 확인
※ 컴파니락토바실러스 파불리의 유전체는 1개의 염색체(2,435,232 bp)와 1개의 플라스미드(61,911 bp)로 구성되어 있음. 35.7%의 구아닌+사이토신 함량을 갖고 있으며, 총 2,359개의 기능 유전자로 구성됨
※ 유전체 내 기존에 알려진 항균물질 생성에 관여하는 유전자는 확인되지 않음
붙임 2
질의/응답
1. 이번 미생물 발굴이 가지는 의의는?
○ 신종 유산균을 포함한 유산균 4종의 피부질환 관련 유해세균에 대한 항균활성능 발견으로 미생물 다양성 증진뿐만 아니라 신규 기능성 소재개발에 활용할 수 있는 연구적 기반을 마련했다는데 의미가 있음
2. 앞으로 활용계획은?
○ ’프로바이오틱스‘를 이용한 건강개선에 대한 수요는 계속적으로 늘어나고 있으며, 분리된 유산균을 활용하여 피부상태 개선 등 건강증진 및 질병제어와 관련된 기능성 연구를 계속적으로 수행할 예정
붙임 3
전문용어 설명
○ 유산균: 젖산균으로도 불리우며 발효대사에 의해 탄수화물을 젖산으로 분해시켜 에너지를 획득하는 세균을 총칭함. 주요 식품 발효균이 이에 속하며, 일부는 장과 같은 소화기관 내에 존재하면서 병원균으로부터 몸을 지키고 항상성 유지에 도움이 되는 것으로 여겨져 생균제로도 활용됨.
○ 피부 유해세균: 피부에 감염을 유발하는 세균을 총칭함. 세균에 의한 피부 감염은 세균이 모낭을 통해 침입하거나, 상처, 수술, 기존 피부질환 등에서 기인된 손상된 부위를 통해 침입할 때 발생 가능함.
○ 유전체(genome): 한 생물 개체의 모든 유전 정보의 총합이 담긴 전체 염기서열
○ 박테리오신: 여러 종류의 세균이 생산하는 천연 향균성 단백질계 물질로 향장품 원료, 바이오 의약품, 천연 식품 보존제 등에 활용될 수 있음.