식물의 놀라운 박테리아 모방이 신약 개발에 가져올 혁명

식물은 자신을 보호하기 위해 나름의 화학 무기를 생산한다. 이러한 화합물 중 상당수는 중요한 의학 재료로 활용된다.

연구진은 강력한 식물 화학 물질 중 하나가 놀랍게도 박테리아와 유사한 유전자를 이용해 생산된다는 사실을 발견했다. 이는 미생물이 특정 화학 물질을 생산하는 방법을 식물이 차용하여 새로운 화학 물질을 만들어냄을 의미한다. 이러한 연구 결과는 과학자들이 신약을 발명하고 제조하는 데에 큰 도움이 될 것으로 기대를 모으고 있다.

식물은 곤충이나 질병 등 위협으로부터 스스로를 보호하기 위해 알칼로이드라는 화학 물질을 자연적으로 생성한다. 인류는 수 세대에 걸쳐 이 같은 화합물을 통증 완화, 의학적 치료, 카페인과 니코틴이 함유된 일상 제품 생산에 활용해 왔다. 이제 연구진은 알칼로이드 생성 과정을 더욱 면밀히 분석하여 더 친환경적이면서 더 저렴하고 효능이 뛰어난 의약품을 개발하려는 데 노력을 쏟고 있다.

예상치 못한 기원을 가진 강력한 식물 화학물질

연구진은 최근 세쿠리닌이라는 강력한 알칼로이드를 생성하는 광대싸리(Flueggea suffruticosa)라는 식물에 주목하고 있다. 이 화합물을 생성하는 과정을 조사하던 중 연구팀은 놀라운 사실을 발견했다. 세쿠리닌 생성에 관여하는 주요 유전자는 식물보다는 박테리아에서 흔히 발견되는 유전자와 유사했다는 점이다. 이는 식물이 특이한 진화 방식을 선택했을 가능성을 시사하는데, 전통적 식물 화학에 기초하기보다는 미생물에서 흔히 관찰되는 분자 도구를 재활용해 방어 화학 물질을 생성하는 것으로 추정된다. 연구진은 이러한 진화 방식이 기존에 알려진 것보다 식물계 전반에 더 널리 퍼져 있을 수 있다고 설명한다.

연구진은 식물과 박테리아는 근본적으로 다른 형태의 생명체인데도 세쿠리닌이라는 주요 식물 화학 물질이 박테리아와 유사한 유전자에 의해 생성된다는 사실에 놀라워했다. 그러면서 연구진은 상황에 따라 더 유용하다고 판단될 때 식물은 미생물이 화학 물질을 만들어내는 방법을 ‘재활용’하는 것처럼 보인다고 설명했다.

게다가 더욱 흥미로운 점은, 이 유전자가 일반적 방식과는 완전히 다른 형태로 식물 화학물질인 세쿠리닌을 생성한다는 사실이다. 연구진은 이 새로운 화학적 경로를 포착해냄과 동시에 다른 수많은 식물들의 DNA 속에 숨겨진 유사 유전자들을 찾아내기 시작했다. 이는 그들이 천연 화합물을 식별하고 그 생성 과정을 이해하는 데에 큰 도움을 주었다.

신약 생산과 안전성을 위한 새로운 길

이러한 식물 유전자들은 유용한 화학물질을 실험실에서 생산해내는데 일조할 것으로 보인다. 그렇게 함으로써 희귀 식물을 무분별하게 채집하고 환경 파괴적 작업을 방지할 수도 있다. 다만 전문가들은 알칼로이드가 신중하게 다루어야 할 물질임을 강조하면서, 변형이 쉽게 이루어지는 특징 때문에 특히 의약품에 사용할 때는 엄격한 통제가 필요하다고 말한다.

이제 우리는 이 화학 물질의 생산 과정을 조금 더 잘 이해하게 되었으며, 기존에 알려진 것보다 훨씬 더 많은 식물에서 이를 발견할 수 있다는 점을 알았다. 이러한 발견은 앞으로 안전한 약물을 생산하는 데에 크게 기여할 것으로 보인다.

성치훈 기자/ hello@sciencewave.kr

출처: ScienceDaily, “This unexpected plant discovery could change how drugs are made”