항생제나 항암제 등 지금까지 알려진 생리활성물질의 약 70%가 방선균(원 안)에서 나왔다. 최근 국내 연구팀이 강화도 마니산에서 가져온 방선균에서 병원성 곰팡이를 억제하는 물질(가운데)을 분리했다. 사진 제공 동아사이언스, 명지대, 영국 존인스센터, 미국 호프스트라대, 캐나다 맥마스터대
《‘노주인(老主人)의 장벽(腸壁)에/무시로 인동(忍冬) 삼긴 물이 나린다/(중략)/흙냄새 훈훈히 김도 서리다가/바깥 풍설(風雪) 소리에 잠착하다.’ 정지용 시인의 시 ‘인동차’의 일부다. 산속에 사는 노인이 엄동설한에 방안에서 차를 달여 마시고 있다. 차에서 나는 김에 흙냄새가 아련히 묻어난다. 여기서 잠깐. 이 ‘흙냄새’를 내는 장본인이 ‘흙’이 아니라 ‘균’이라는 사실을 아시는가.》
● 향내 나는 물질 ‘지오스민’ 만들어 배출
명지대 생명과학부 서주원 교수팀은 틈날 때마다 산을 찾는다. 숨을 깊이 들이마시면서 흙냄새를 맡는다. 그윽한 흙냄새가 유난히 많이 나는 곳을 발견하면 느낌이 온다. ‘여기에 방선균(放線菌)이 많겠구나.’
흙냄새를 내는 성분은 ‘지오스민’이라는 물질이다. 흙 속에 사는 미생물인 방선균이 이 물질을 만들어 내 몸 밖으로 배출하는 것.
방선균의 생활은 곰팡이와 비슷하다. 나무가 가지를 뻗는 것처럼 팔(균사)을 뻗어 땅속 영양분을 빨아들인다. 영양분이 모자라면 균사가 공기 중으로 뻗어 나가 여러 마디로 갈라진다. 마디 하나하나가 공처럼 뭉쳐 떨어져 나와 포자가 된다. 포자는 바람이나 동물의 몸에 실려 다른 곳으로 옮겨 가 땅에 떨어져 다시 발아한다.
곰팡이는 세포에 진짜 핵이 있는 진핵세포 생물이지만 방선균은 제대로 된 핵이 없는 원핵세포 생물이다. 서 교수는 “분류학 관점에서 보면 전혀 다르지만, 곰팡이는 하등한 진핵세포, 방선균은 월등한 원핵세포 생물이다”라고 말했다.
● 항암제 항생제 등 생리활성물질의 70% 생산
방선균의 존재가 알려진 지는 100년이 넘었다. 20세기 중반 방선균이 항생제 성분인 스트렙토마이신을 생산한다는 사실이 알려지면서 과학자들은 방선균이 만드는 물질을 본격적으로 조사하기 시작했다. 방선균은 다른 균보다 유전자가 많아 생리작용에 필요한 다양한 물질을 만들어 낸다. 어떤 장소에 떨어져도 새로운 환경에 적응하기 위해서다. 예를 들어 방선균의 유전자는 대장균보다 2배 정도 많다.
지금까지 알려진 방선균은 1200종 정도. 항암제, 면역억제제, 고지혈증 치료제, 항생제 등 인체의 생리작용을 조절하는 것으로 알려진 물질의 약 70%가 방선균에서 나왔다. 성병 치료제인 항생제 테라마이신도 바로 이 균에서 얻은 성분이다.
● 신물질 ‘탈로신’으로 병원성 진균 치료제 개발 중
최근 서 교수팀은 인천 강화도 마니산의 흙 속에 사는 방선균에서 병원성 진균(곰팡이)을 억제하는 신물질을 찾아내 ‘탈로신’이라고 이름 붙였다. 탈로신은 콩에 들어 있는 성분인 제니스테인에 6-데옥시탈로오스라는 희귀한 당(糖)이 붙어 있는 구조다.
연구팀은 탈로신이 식물에게는 시들음병 모잘록병 마름병 등을, 사람에게는 무좀이나 전신성 감염증 등을 일으키는 진균을 죽이는 효과가 있다는 사실을 확인했다.
서 교수팀과 공동 연구한 벤처기업 비엔씨바이오팜의 김종우 대표이사는 “암이나 후천성면역결핍증(AIDS·에이즈), 장기이식 등으로 면역력이 약해진 환자의 주요한 사망 원인도 바로 진균에 감염되기 때문”이라며 “탈로신을 국내에서 처음으로 항진균제 신약으로 개발하고 있다”고 밝혔다.
연구팀은 사람의 간세포에 탈로신을 처리해 봤다. 그 결과 기존 항진균제보다 수십 배 높은 농도에서도 간세포가 파괴되지 않았다. 그만큼 독성이 낮다는 얘기다.
이 연구는 ‘저널 오브 안티바이오틱스’ 10월호의 표지논문으로 실렸으며 농촌진흥청 바이오그린21 사업의 지원으로 이뤄졌다. 방선균이 왜 지오스민이나 탈로신을 만들어 내는지는 아직 수수께끼다.
임소형 동아사이언스 기자 sohyung@donga.com