묵은지서 바이러스 저항성 높은 김치 유산균 발견

세계김치연구소

세계김치연구소 실험실 내부 전경.

과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 세계김치연구소(소장 장해춘)는 저온에서 숙성된 묵은지로부터 바이러스에 저항성이 뛰어난 김치 유산균을 발굴하고 바이러스 유전자 등 외부 침입 유전자에 대한 방어 작용 기전을 구명했다고 10일 밝혔다.

김치는 갓 담근 시기부터 발효를 통해 오래 두고 먹을 수 있는 식품으로 특히 묵은지는 특유의 향미로 인해 기호도가 높은 별미 김치 중 하나다. 일반적으로 담금 직후부터 2∼3개월 숙성된 김치와 관련된 연구는 활발하게 이뤄져 있으나 장기간 숙성된 묵은지에 대한 연구는 미미한 실정이다.

이에 세계김치연구소는 묵은지 속 유산균의 특성을 구명하고자 대한민국 전역에서 저온(-2∼10도)에서 6개월 이상 발효시킨 묵은지 시료 34개를 수집해 김치 내 미생물학적 특성을 분석했다.

수집된 대부분(88% 이상)의 묵은지에서 특정 김치 유산균인 페디오코커스 이노피나투스가 우점균으로 나타났다. 이에 연구팀은 그 원인을 구명하기 위해 페디오코커스 이노피나투스의 유전적 특성을 분석했다.

전장 유전체 분석을 통해 페디오코커스 이노피나투스가 매우 잘 발달한 크리스퍼 시스템을 가지고 있음을 확인했다. 크리스퍼 시스템이란 세균의 유전체에서 발견되는 독특한 염기 서열이다. 세균이 과거 자신에게 침입했던 바이러스의 유전 정보를 자신의 유전자 특정 부위에 저장해 향후 유사한 바이러스 침입자가 생기는 경우 그 바이러스를 파괴하는 방어 시스템이다. 특히 기존 연구들과의 차별성은 묵은지의 우점 균주인 페디오코커스 이노피나투스는 크리스퍼 시스템의 유전자 구성 중 하나인 카스 유전자 외에 카스 전사 인자인 csa3 유전자를 가지고 있어 외부에서 침입한 바이러스에 대한 적응형 면역 방어를 더욱 강력하고 효과적으로 제공할 수 있는 유전적 특성이 있다는 것을 밝혀냈다.

최근 산업계에서는 김치의 품질관리를 위해 종균(김치 유산균)을 이용한 김치 생산이 이뤄지고 있다. 김치 유산균을 발효 종균으로 사용함에 있어 인류가 접하고 있는 코로나바이러스 위협처럼 김치 유산균의 바이러스 감염 역시 잠재적인 위험성으로 작용될 수 있다. 이번 연구의 교신 저자이기도 한 세계김치연구소 장해춘 소장은 “본 연구를 통해 발굴한 페디오코커스 이노피나투스의 크리스퍼 시스템은 다양한 바이러스에 대응할 수 있는 면역 스펙트럼을 가지고 있어 향후 후속 연구를 통해 바이러스에 대한 면역능을 다각도로 검증할 것”이라며 “이처럼 김치와 김치 유산균의 우수한 항바이러스능은 식품뿐만 아니라 더 나아가 의약 분야 등에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.