과학자들, 새로운 세균 예외단백질 패밀리 발견

과학자들이 박테리아에서 새로운 '슈퍼가족' 단백질을 발견하였다. 이 연구는 자연통신(Nature Communications)에 발표되었으며, 주로 Bdellovibrio bacteriovorus라는 박테리아 포식자에서 발견된 PopA라는 단백질에 초점을 맞추고 있다. PopA 단백질은 일반적으로 유사 단백질에서 볼 수 있는 단일 또는 삼중 구조와 달리 독특한 다섯 겹 구조를 형성한다. 국제 연구팀은 버밍엄 대학의 과학자들 중심으로, 고급 영상 기술을 사용하여 PopA가 그릇 모양으로, 박테리아 막의 일부를 함정으로 끌어들일 수 있음을 밝혀냈다. PopA는 외부 막 단백질(OMP)이며, 이를 E. coli 박테리아에 도입하면 막 손상을 일으키는 것으로 나타났다. 이는 Bdellovibrio가 다른 박테리아를 공격하고 소비하는 방식과 관련이 있을 수 있으며, 지질(지방)을 함정으로 끌어들일 수 있는 능력은 박테리아가 환경과 상호작용하는 새로운 방식을 제시한다. 구조 분석과 인공지능(AI) 기반 검색을 통해 연구팀은 PopA의 동물군이 다양한 박테리아 종에서 발견되며, 사중체, 육중체, 십중체 등 다양한 형태를 형성함을 확인했다. 이들 모두 지질 함정 특성을 공유하고 있어, 이전에 인식되지 않았던 '슈퍼가족' 단백질이 널리 퍼져 있다는 것을 시사한다. 주저자인 버밍엄 대학의 앤드루 로버링 교수는 "우리 발견은 과학자들이 박테리아 단백질에 대해 알고 있다고 생각했던 내용을 도전합니다. PopA의 독특한 구조와 기능은 박테리아가 환경과 상호작용하는 방식이 이전에 이해한 것보다 더 복잡할 수 있음을 시사합니다."라고 덧붙였다. "이는 박테리아가 어떻게 작동하고 환경과 상호작용하는지를 이해하는 새로운 가능성을 열어줍니다. 이는 의학과 바이오테크놀로지에서 중요한 의미를 가진 해롭한 박테리아를 대상으로 하는 새로운 방법론을 개발할 수 있음을 의미합니다." 연구는 또한 고리 구조를 형성하는 또 다른 새로운 단백질 가족을 발견해, 박테리아 단백질의 자연적 다양성을 더욱 확장했다. 이는 고리 구조를 형성하는 메커니즘이 이전보다 더 흔할 수 있음을 시사한다. X-선 결정학, 전자현미경, 분자 역학 등을 활용한 실험 결과, PopA(별명 Bd0427)는 중앙 지질 함정 부분을 형성하며, 이는 일반적인 막 단백질 형성 모델이 지질 배제에 집중된 것과 대조된다. OMPs는 신호 전달, 주 세포 접착, 중요한 반응의 촉매, 인간 체내 세포 기관에서 용매/영양분의 운송 등 다양한 기능을 수행한다. OMPs의 자연적 다양성을 이해함으로써 항박테리아 개발부터 합성생물학까지 다양한 혜택을 얻을 수 있다. 이 연구는 박테리아가 환경과 상호작용하는 방식에 대한 우리의 이해를 크게 깊이 있게 만들었다. 특히, PopA 단백질의 지질 함정 기능은 박테리아의 공격 메커니즘을 새롭게 조명하며, 이는 해롭한 박테리아를 제어하는 데 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이 발견은 박테리아 단백질의 구조와 기능에 대한 더 많은 연구를 촉구할 것으로 보이며, 의학과 바이오테크놀로지 분야에서의 혁신적인 발전을 기대하게 한다. 버밍엄 대학은 세계적으로 인정받는 연구 중심 대학으로, 생명과학 및 바이오테크놀로지 분야에서 많은 성과를 거두고 있다. 이번 연구는 국제 공동 연구팀이 참여한 대규모 프로젝트로, 과학계에서 큰 주목을 받고 있다.