인체 내 마이크로바이옴(microbiome) 박테리아에 의해 생성된 수천 개의 작은 단백질이 새롭게 밝혀졌다.

스탠포드대 의대(Stanford University School of Medicine) 과학자들이 인간 마이트로바이옴(Human Microbiome) 연구에서 발견한 이 단백질들 대부분은 인체에서 알려지지 않은 기능을 수행하고 있다.

최근 셀(Cell) 저널에 발표 된 논문에서 연구자들은 새로 발견한 4,539개의 작은 단백질 군을 포괄적으로 요약, 미래 미래 신약 개발 연구를 위한 대규모의 새로운 카탈로그를 제시했다.

마이크로바이옴은 미생물군집(microbiota)과 유전체(genome)의합성어로 ‘미생물군유전체’라고도 한다.

선임저자 아미 바트(Ami Bhatt) 박사는 인간 세포와 마이크로바이옴 사이의 인터페이스를 이해하는 것이 매우 중요하다고 설명한다.

그는 “그들은 어떻게 의사 소통을 하는지, 박테리아의 균주가 다른 균주로부터 어떻게 스스로를 보호 하는지…이러한 기능은 매우 작은 단백질에서 발견 될 가능성이 높으며, 이는 더 큰 단백질보다 세포 외부에서 분비 될 가능성이 높다”고 말했다.

이 작은 단백질은 탐지가 곤란해 전통적으로 연구자들에 의해 무시돼왔다. 그것들은 일반적으로 50개의 아미노산보다 길이가 작으며, 박테리아 균주와 그들이 거주하는 숙주 사이에서 중요한 의사소통 기능을 하는 것으로 보인다.

이 작은 신호 단백질을 추적하기 위해 연구자들은 박테리아 게놈을 확대했다. 바트는“박테리아 게놈은 긴 문자열로 된 책과 같으며 그 중 일부만이 단백질을 만드는 데 필요한 정보를 암호화 한다”며 “전통적으로, 우리는 유전자를 사이에 두고 ‘시작’, ‘중지’신호를 나타내는 문자의 조합을 검색해 이 책에 단백질 코딩 유전자의 존재를 식별한다. 이것은 더 큰 단백질에 효과적이다. 이 기술은 결과를 흐릿하게 만드는 많은 오 탐지를 만들어 낼 가능성이 높다”고 덧붙였다.

연구자들은 새로운 연산 접근법을 사용해 4,000 개가 넘는 단백질 패밀리를 밝혀낸 비교 유전체학 연구를 수행했으며, 그 대부분은 이전에 확인 된 적이 없다.

연구팀은 수백 가지의 작은 단백질 코딩 유전자를 발견할 것으로 예상했지만 수 천 개를 발견했다. 이 연구는 이웃 게놈, 특정 인체 부위의 유병률 및 기타 요인을 기반으로 작은 단백질 패밀리 중 일부의 기능에 대한 가설을 제공한다. 새로 발견 된 작은 단백질 군 중 일부는 항생제 내성을 향상시키는 것으로 알려진 이전에 발견 된 단백질과 유전적 특성을 공유한다.

다음 단계는 이 새로운 소형 단백질 기능의 이해와 잠재적 새로운 항생제 등 치료제 개발이다.

바트 박사는 “작은 단백질은 빠르게 합성 될 수 있으며 박테리아가 생물학적 스위치로 기능 상태를 전환하거나 다른 세포에서 특정 반응을 유발하는 데 사용될 수 있다”며 “또한 그들은더 큰 단백질보다 연구하고 조작하기가 더 쉬워 신약 개발을 촉진 할 수 있다”고 말했다.

이 연구는 미국 국립 보건원 (NHI), PhRMA재단, 미국 에너지부(DoE) DRCIA(Damon Runyon Clinical Investigator Award)에서 지원을 받았다.

*논문:Large-Scale Analyses of Human Microbiomes Reveal Thousands of Small, Novel Genes