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박테리오파지는 숙주에 어떻게 침투하나

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박테리오파지는 숙주에 어떻게 침투하나

2016.05.22 18:00

네이처 제공
네이처 제공

이번주 ‘네이처’ 표지에는 박테리오파지의 꼬리 구조를 상징적으로 나타낸 이미지가 실렸다.

 

박테리오파지는 박테리아를 감염시키는 바이러스로, 구조적으로는 크게 유전물질을 담은 머리 부분과 숙주 침투에 중요한 역할을 하는 꼬리 부분으로 나뉜다.

 

표트르 레이만 스위스 로잔연방공대(EPFL) 교수팀은 박테리오파지 T4의 꼬리 부분을 원자 수준에서 자세하게 관찰하고, 이를 통해 숙주 침투 과정에서 나타나는 꼬리의 구조적인 변화를 확인했다고 ‘네이처’ 19일자에 발표했다.

 

유전학자들과 분자생물학자들은 유전물질을 숙주로 옮겨 증식하는 박테리오파지의 특성이 확인된 뒤 항생 물질을 효과적으로 전달하는 매개체로서 박테리오파지를 활발히 연구해 왔다.

 

그러나 그동안 박테리오파지가 어떻게 숙주 세포에 달라붙고 어떻게 유전물질을 주입하는지, 그 과정에 대해서는 명확하게 밝혀지지 않았다.

 

연구진은 스위스 바젤대 세포이미징나노분석센터(C-CINA)가 보유한 세포 분석 장비와 슈퍼컴퓨터를 활용해 박테리오파지 꼬리의 숙주 침투 전후 모습을 원자 수준에서 컴퓨터 모델로 나타냈다. 15종의 서로 다른 단백질 사슬 145개로 이뤄진 박테리오파지의 꼬리를 상세히 관측한 것이다.

 

박테리오파지의 꼬리는 신축성 좋은 튜브(관)를 용수철처럼 생긴 덮개가 감싸고 있는 모양이다. 꼬리 끝 부분을 막고 있는 ‘기저판’ 주변에는 거미 다리처럼 생긴 ‘꼬리섬유’가 있는데, 이 꼬리섬유가 박테리아의 표면을 뚫는 데 사용된다.

 

꼬리섬유가 박테리아 표면을 뚫고 기저판이 표면에 완전히 밀착되면, 꼬리가 수축하면서 머리에 있던 DNA가 곧장 박테리아로 옮겨갈 수 있게 된다. 연구진은 이런 침투 과정에 관여하는 기작이 모든 T4 박테리오파지에서 동일하게 나타난다는 사실도 확인했다.

 

레이만 교수는 “T4 박테리오파지의 숙주 침투 방식은 한 가지라는 사실을 확인했다”며 “이번 연구 결과는 박테리오파지뿐만 아니라 꼬리 구조를 활용한 다양한 시스템을 이해하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

 

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