독도서 찾은 미생물 '독도티오신'…"뇌 질환 치료 실마리"

독도에서 발굴한 미생물이 치매와 파킨슨병 등 난치성 뇌 질환을 치료하는 데 새로운 실마리가 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

한국생명공학연구원(생명연)은 화학생물연구센터 장재혁·장준필 박사 연구팀과 한국과학기술연구원(KIST) 천연물시스템생물연구센터 강경수 박사 연구팀이 독도 토양 속 미생물에서 뇌 염증을 줄일 새로운 물질인 '독도티오신(Dokdothiocin)'을 발굴했다고 9일 밝혔다.

(왼쪽부터) 생명연 장재혁·장준필 박사, KIST 강경수 박사. 한국생명공학연구원

독도티오신은 기존에 독도에서 발굴한 미생물 '스트렙토마이세스(Streptomyces sp. 20A130)'에서 얻어진 새로운 물질이다.

스트렙토마이세스는 항생제 등 다양한 의약 물질을 만들어내는 능력을 가져 그간 신약 후보 물질을 찾는 연구에서 중요한 미생물로 부각됐다.

공동연구팀은 스트렙토마이세스가 평소에는 만들지 않던 새로운 물질을 생산할 수 있도록 배양 환경을 다양하게 바꾸는 과정에서 이전에 보고된 적 없는 새로운 물질인 독도티오신을 발견, 이를 분리·정제하는 데 성공했다.

독도티오신은 29개 원자가 고리 형태로 연결된 매우 독특한 구조를 가졌다. 특히 이러한 구조적 희소성은 기존 치료제의 한계를 극복할 수 있는 차세대 신약 후보 물질로서 높은 잠재력을 보인다고 공동연구팀은 강조했다.

실제 독도티오신의 독창적인 구조가 뇌 신경염증에 효과가 있는지를 검증하기 위해 인공지능(AI)과 세포 실험을 결합한 융합연구를 진행한 결과 신물질의 치료 가능성이 과학적으로 입증됐다.

실험에서 KIST는 자체 개발한 '단백질 표적 예측 AI 기술'로 독도티오신이 뇌 속 염증 신호를 조절하는 핵심 경로를 차단할 수 있음을 예측했다.

또 실제 세포 실험을 진행해 독도티오신은 염증이 유도된 뇌 면역세포의 염증 반응을 뚜렷하게 완화하는 것과 세포 손상을 일으키는 유해 물질의 생성을 효과적으로 억제하는 것을 확인했다. AI의 정밀 예측과 실험 결과가 일치한 것이다.

이번 성과는 생명연이 독도 미생물에서 새로운 물질을 발견해 미생물이 어떤 과정을 거쳐 물질을 만드는지 생합성 원리를 규명한 데 이어 KIST가 해당 물질의 뇌 질환 관련 효과와 작용 원리를 과학적으로 입증한 공동연구의 결과로 평가받는다.

두 기관의 역할이 유기적으로 연결돼 단순한 신물질 발견을 넘어 작용 원리까지 규명해 후보 물질로 발전시켰다는 점에서 의미를 갖는다.

장재혁 생명연 박사는 "이번 연구는 독도 토양 미생물이 가진 잠재력을 과학적으로 입증한 사례"라며 "생명연은 앞으로 AI 기술과의 융합으로 신약 개발의 효율성을 높이는 데 기여하겠다"고 말했다.

강경수 KIST 박사는 "AI 기반의 단백질 타깃 예측 기술을 이용해 독도티오신의 작용 가능 경로를 빠르게 규명할 수 있었다"며 "이는 신물질 발굴과 AI 기술을 결합한 새로운 연구 모델을 제시한 성과"라고 강조했다.

한편 이번 연구 성과(논문)는 지난달 27일 화학 분야 국제 학술지 'Organic Letters' 온라인판에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr