민물해면 공생 방선균에서 암세포 생장 억제하는 신규 화합물 발견

민물해면 공생 방선균에서 암세포 생장 억제하는 신규 화합물 발견

2023.05.28 환경부

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민물해면 공생 방선균에서 암세포 생장 억제하는 신규 화합물 발견

- 전립선암, 유방암 세포 생장 억제 효과 높은 물질 확인

 

환경부 산하 국립낙동강생물자원관(관장 유호)은 민물해면에 공생하는 방선균에서 추출한 ‘페닐알라닌* 유도체’가 항암, 항균 및 항염 효과가 있음을 최근 확인했다고 밝혔다.

* 필수 아미노산의 하나로 달걀, 우유 등의 단백질에 2~3% 들어 있음

 

연구진은 민물해면이 예로부터 약재*로 사용되고 있다는 점과 바다해면의 생리활성이 공생 방선균에서 생산된 물질에 의한 것이라는 점에 착안하여, 국내 민물해면에 공생하는 방선균 연구를 2019년부터 최근까지 수행했다.

* 동의보감에서 민물해면을 말린 것을 ‘자초화’라고 부르며 비뇨기과 질환 개선 효과가 있다고 알려짐

 

그 결과, 방선균에서 발견된 ‘페닐알라닌 유도체’의 화학 구조식을 밝혀냈으며, 이 신규 화합물을 전립선암과 유방암 세포에 처리했을 때 높은 생장 억제 효과를 보이는 것을 확인했다. 아울러 식중독 균주에 대한 항균 효과 및 항염 효과도 나타났다. 이러한 연구 결과는 민물해면의 약제 효과와도 비슷하다.

 

연구진은 이번 결과를 바탕으로 올해 3월에 특허 출원*을 마쳤다. 출원한 신규 화합물은 인체 필수아미노산인 페닐알라닌과 구조가 유사하여 식품 및 의약외품, 화장품 등의 소재로 활용될 가능성이 크다.

* 출원 특허: 민물해면 분리 마이크로모노스포라 속 MS-62 균주 유래 신규 화합물 및 이의 용도(출원번호: 10-2023-0033054, 23년 3월)

 

정남일 미생물연구실장은 “이번에 발견한 ‘페닐알라닌 유도체’가 기능성 소재로 활용될 수 있도록 후속 연구에 매진하겠다”라고 말했다.

 

 

 

붙임 1. 방선균 및 민물해면 분리 신종 설명.

2. 민물해면 설명.

3. 주요 연구결과. 끝.

 

붙임 1

방선균 및 민물해면 분리 신종 설명

□ 방선균

○ 토양·식물체·동물체·하천·해수 등에 균사체 및 포자체로 존재하는 미생물로 세균의 방선균 문(Phylum)으로 분류된다. 세포의 크기가 일반 세균과 비슷하나 세포들이 마치 곰팡이의 균사처럼 실 모양으로 연결되어 발육하며 그 끝에 포자를 형성한다. 토양 중 방선균은 각종 유기물의 분해, 특히 난분해성 유기물 분해 기능을 갖고, 항생물질을 만들기도 한다.

 

□ 민물해면 분리 신종 Micromonospora sp. nov. MS-62

○ 민물해면 분리 균주인 M. sp. nov. MS-62는 16S rRNA 유전자 분석 결과, 최근연종인 M. humi 균주와 99.7%의 유사성을 보였다. 최근연종과 전장유전체를 비교 분석한 결과 ANI (average nucleotide identity) 92.7%와 dDDH (digital DNA-DNA Hybridization) 48.9%로 나타나 신종으로 추정된다.

※ 신종 기준은 전장유전체 분석 결과 최근연종과 ANI 95% 이하, dDDH 70% 이하

 

 

그림. M. sp. nov. MS-62 주사현미경 사진(SEM)

 

 

붙임 2

민물해면 설명

· 학 명: Spongilla lacustris

· 채집지: 전북 무주(금강)

· 생태적 특성: 바다에 살던 해면류 중 민물에 적응한 것으로, 수심 2∼5 m에 있는 나뭇가지·물풀·교각·자갈 그 밖의 다른 물체 위에 퍼져 있다. 약 150종이 극지를 제외한 전 세계에 분포한다.

 

 

 

붙임 3

주요 연구결과

□ 민물해면에 공생하는 방선균 M. sp. nov. MS-62가 생산한 신규 화합물(페닐알라닌 유도체)의 구조

 

 

□ 신규 화합물의 암세포 억제 활성 평가

그림. 신규 화합물의 처리 농도에 따른 암세포 생장 억제 효과

○ 신규 화합물은 전립선암(IC50 = 30 µg/ml), 유방암(IC50 = 40 µg/ml), 대장암, 간암, 폐암 세포의 순서로 생장 억제 효과를 확인하였으며 피부암종인 흑색종 세포에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타나 암세포에 따라 특이적인 억제 효과를 보였다.

※ IC50은 특정 억제 물질(예: 약물)이 시험관 내에서 생물학적 과정을 50% 억제하는데 필요한 양을 나타내는 정량적 측정값으로 IC50이 낮을수록 억제 효과가 우수함

 

□ 신규 화합물의 항생제 내성 병원균주 항균 활성 평가

병원성 미생물에 대한 최소 생육 억제 농도(MIC)

병원성 미생물	식중독균 Bacillus cereus CCARM 0120	녹농균 Pseudomonas aeruginosa CCARM 0219	황색포도상구균 Staphlyoccus aureus CCARM 3090
최소생육억제농도	62.5µg/ml	500µg/ml	125µg/ml

 

○ 신규 화합물의 병원성 세균에 대한 항균 활성(MIC*) 평가 결과, 식중독균(62.5 µg/ml), 녹농균(500 µg/ml), 황색포도상구균 (125 µg/ml)에 대해 항균 효과를 보였다.

* MIC: 최소생육억제 농도(minimum inhibitory concentration)・

 

 

□ 신규 화합물의 항염 활성 평가

 

○ 신규 화합물은 염증이 유도된 대식세포(Raw264.7)에서 면역 작용을 조절하는 신호전달물질인 산화질소(Nitric oxide, NO)의 생성이 처리농도에 따라 최대 30%까지 억제하는 항염 효과를 보였다.