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- 점액 곰팡이 또는 사회적 아메바는 원생동물이며 전 세계에서 발견
- 아메바는 모든 박테리아를 먹어치우고 굶어 죽으려고 할 때 함께 결합해 다세포 유기체 형성
- 이 효소는 이전에 알려지지 않은 다른 폴리케타이드를 생성

점액 곰팡이에서 발견된 새로운 천연 물질
노란색 색소는 사회적 아메바의 발달 주기를 제어한다.

영리한 조절:
사회적 아메바가 슬라임 곰팡이를 형성할 때 노란색 천연 물질이 중요한 역할을 한다. 아메바가 다세포 단계에서 생산하는 염료는 연구자들이 최근 발견한 바와 같이 아메바가 포자에서 너무 일찍 부화하는 것을 방지한다. 폴리케타이드 계열의 물질은 아메바의 특별한 삶과 아메바 물질이 우리 인간에게도 어떻게 사용될 수 있는지에 대해 더 많이 알려줄 수 있다. 

▲ Dicyostelium discoideum의 자실체의 현미경 사진. 노란색 안료는 상단에서 볼 수 있다. © Rosa Herbst / 라이프니츠-HKI

점액 곰팡이 또는 사회적 아메바는 원생동물이며 전 세계에서 발견된다. 가장 잘 알려진 점균류는 무엇보다도 숲 바닥에 서식하는 Dictyostelium discoideum이며 그곳에서 박테리아를 먹는다. 이 아메바는 모든 박테리아를 먹어치우고 굶어 죽으려고 할 때 함께 결합해 다세포 유기체를 형성한다. 이것은 포자로 가득 찬 자실체로 성숙한다. 자실체가 터지면 바람이 포자를 날리고 수명주기가 다시 시작된다.

점액 곰팡이와 미생물은 일반적으로 특별한 특성을 가진 천연물을 생산하는 것으로 알려져 있다. 이것은 인간 의약품에 대해 흥미롭게 만든다. Dictyostelium discoideum의 경우, 연구자들은 2022년에 아메바가 대마초 활성 성분인 THC(테트라하이드로칸나비놀)의 전구체를 생성하도록 하는 데 성공했다. 미생물이 생산하는 다른 천연 물질을 찾는 것은 장기적으로 우리에게 도움이 될 수 있다.

다세포 단계에서 발견된 새로운 색소

예나(Jena)에 있는 Hans Knöll 연구소의 Markus Günther와 그의 동료들은 Dictyostelium discoideum에서 그러한 물질을 발견했다. 이를 위해 그들은 아메바가 자실체를 형성하는 동안 생성하는 효소를 자세히 조사했다. 이 중에서 그들은 추가 조사를 위해 유망한 효소인 폴리케타이드 합성 효소 5를 선택했다.

이를 위해 과학자들은 폴리케타이드 합성효소 5가 결핍된 점균류의 두 번째 변종을 키웠다. 두 점액 곰팡이 변종을 비교할 때, 연구자들은 효소가 없는 변이체의 자실체가 노란색의 대부분을 잃은 것을 발견했다. 일련의 추가 테스트를 통해 그들은 마침내 폴리케타이드 신타제 5에 의해 만들어진 이 노란색 색소를 찾을 수 있었다. 연구팀은 폴리케타이드 딕티오데스(polyketide dictyodes) 계열의 새로운 천연 물질을 명명했다.

▲ D. discoideum의 발달 주기. © Markus Günther / 라이프니츠-HKI

천연 물질로 조기 부화 방지

그러나 초기에는 딕티오드의 정확한 기능에 대해 알려진 바가 거의 없었다. "처음에 우리는 이 폴리케타이드가 무엇을 하는지 전혀 몰랐다"고 귄터(Günther)는 말했다. 그러나 연구팀은 딕티오데스가 없는 아메바에서는 자실체가 창백할 뿐만 아니라 더 이상 안정적으로 기능하지 않는다는 사실을 알아냈다. 자실체에는 종종 너무 일찍 부화하는 아메바가 포함돼 있다.

Günther는 "우리는 dictyodes가 조기 부화를 억제하는 데 특히 중요하다고 가정한다"고 설명했다. 따라서 집합체의 맨 위에 있는 아메바는 강력한 생존 상태를 유지하고 따라서 퍼질 수 있다. "사회적 아메바의 확산과 생존을 보장하기 위해서는 조기 부화를 억제하는 것이 필요하다"고 팀은 설명했다. dictyodes 이외의 물질도 관련되었을 것이다. 그럼에도 황색 천연 물질은 점액 곰팡이의 발달주기를 유지하는 데 도움이 된다.

기타 미발견 물질

팀은 이제 같은 방법을 사용하여 아메바 Dicyostelium discoideum에서 다른 천연 물질을 검색하기를 원한다. 단세포 유기체는 게놈에 총 40개의 유전자를 갖고 있으며 여기에는 폴리케타이드 합성효소에 대한 구성 지침이 포함되어 있다. 그리고 이 효소는 이전에 알려지지 않은 다른 폴리케타이드를 생성한다. 이 연구 과정에서 언젠가 의학이나 다른 맥락에서 사용될 수 있는 특별한 특성을 가진 물질이 나타날 수 있다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022, doi: 10.1073/pnas.2116122119)
출처: Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI)
출처: 라이프니츠 천연물 연구 및 감염 생물학 연구소 - Hans Knöll 연구소(Leibniz-HKI)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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