[온도가 대장균의 항생제 내성에 미치는 비선형적 영향 공개]
최근 연구에서 온도와 대장균(Escherichia coli)의 항생제 내성 발달 사이에 놀라운 관계가 밝혀졌습니다. 샤먼 대학교의 연구진이 Environmental Science and Ecotechnology에 발표한 새로운 연구에 따르면, 온도의 상승이 대장균과 같은 세균이 항생제에 내성을 갖도록 진화하는 데 큰 영향을 미칠 수 있으며, 이 관계는 매우 복잡합니다.
[항생제 내성 발달에서 온도의 역할]
연구에서는 세균 감염 치료에 사용되는 항생제인 gatifloxacin의 효과가 특정 온도 조건에서 크게 감소하는 것을 발견했습니다. 22°C에서 42°C 사이의 다양한 온도 조건에서 약 2,000세대에 걸쳐 대장균이 gatifloxacin에 노출되기 전과 후의 내성을 비교했을 때, 22°C에서는 내성이 거의 변화하지 않았습니다. 하지만, 27°C에서 내성이 256배 증가했고, 42°C에서는 내성이 8배 증가하여 항생제의 효능이 감소하는 것을 확인했습니다. 이는 세균의 항생제 내성이 지구온난화에 의해 발달할 수 있으며, 특정 온도에서 가장 크게 발달할 가능성이 있음을 시사합니다.
대장균의 항생제 내성 변화는 marA, ygfA, ibpB와 같은 특정 유전자의 활성과 밀접한 관련이 있으며, 연구 결과 온도가 상승함에 따라 이들 유전자의 활성이 증가하는 것으로 나타났습니다. 이 유전자들은 각각 다른 방식으로 항생제 내성 발달에 기여합니다. marA는 세포 외부로 항생제를 배출하는 펌프를 활성화하여 직접적으로 항생제 저항력을 높이는 반면, ygfA와 ibpB는 세균이 스트레스 환경에 더 잘 적응할 수 있도록 돕는 간접적인 역할을 합니다. 이러한 유전자들의 온도 상승에 따른 활성 증가는 대장균의 항생제 내성 발달 메커니즘을 부분적으로 설명해줍니다.
이 연구는 다양한 온도에서 gatifloxacin에 노출된 대장균의 유전자 돌연변이를 분석했습니다. 총 12개 유전자 중 7개에서 항생제 내성 관련 돌연변이가 발견되었습니다. gyrA 돌연변이는 모든 온도에서 발생했고, 42°C에서는 Tus와 rpoC 돌연변이도 관찰되었습니다. 분자 도킹 모델 분석 결과, GyrA 돌연변이로 인해 gatifloxacin과 GyrA 단백질 간의 결합력이 약해졌습니다. 특히, 27°C에서 진화한 균주에서 가장 큰 결합력 약화가 관찰되어 높은 내성 발달과 연관성을 보였습니다. 이러한 연구 결과는 높은 온도가 세균이 항생제에 더욱 효과적으로 저항할 수 있게 할 뿐만 아니라, 이러한 내성을 가능하게 하는 진화를 가속화할 수 있음을 시사합니다.
[지구 온난화와 공중 보건]
이 연구 결과의 시사점은 매우 중요합니다. 평균 지구 온도가 상승함에 따라 온도가 항생제 내성의 주요 원인이 될 가능성이 더욱 커졌습니다. 높은 온도는 세균 감염의 빈도와 심각성을 증가시킬 것입니다. 이는 결국 항생제 사용의 증가로 이어질 것이며, 내성균 확산으로 이어질 수 있습니다.
또한, 이 연구는 항생제와 높은 온도가 결합된 스트레스가 대장균과 같은 세균의 진화를 촉진시켜, 이들 세균이 항생제에 더욱 저항하도록 만들고 있음을 보여줍니다. 다른 항생제에 대한 연구에서도 비슷한 현상이 관찰되고 있으며, 다양한 항생제가 온도에 따라 내성 발달에 미치는 영향을 조사하는 추가 연구가 진행 중입니다.
[앞으로의 과제]
연구의 주요 저자들은 기후 변화가 세균에 미치는 영향을 더 잘 이해하기 위해 추가 연구가 필요하다고 강조합니다. 지구 온난화의 위협이 커짐에 따라 항생제 내성을 해결하려면 항생제 사용과 기후 변화를 통합적으로 관리하는 다각적이고 체계적인 접근이 필요할 것입니다. 또한, 이러한 복잡한 상호작용을 이해한 후 공중 보건을 개선해야 기후 위기의 상황에서 항생제 내성의 위험을 줄일 수 있습니다.
[참고문헌]
Zhao, W., Zheng, S., Ye, C., Li, J., & Yu, X. (2024). Nonlinear impacts of temperature on antibiotic resistance in Escherichia coli. Environmental Science and Ecotechnology, 22, 100475.
[온도가 대장균의 항생제 내성에 미치는 비선형적 영향 공개]
최근 연구에서 온도와 대장균(Escherichia coli)의 항생제 내성 발달 사이에 놀라운 관계가 밝혀졌습니다. 샤먼 대학교의 연구진이 Environmental Science and Ecotechnology에 발표한 새로운 연구에 따르면, 온도의 상승이 대장균과 같은 세균이 항생제에 내성을 갖도록 진화하는 데 큰 영향을 미칠 수 있으며, 이 관계는 매우 복잡합니다.
[항생제 내성 발달에서 온도의 역할]
연구에서는 세균 감염 치료에 사용되는 항생제인 gatifloxacin의 효과가 특정 온도 조건에서 크게 감소하는 것을 발견했습니다. 22°C에서 42°C 사이의 다양한 온도 조건에서 약 2,000세대에 걸쳐 대장균이 gatifloxacin에 노출되기 전과 후의 내성을 비교했을 때, 22°C에서는 내성이 거의 변화하지 않았습니다. 하지만, 27°C에서 내성이 256배 증가했고, 42°C에서는 내성이 8배 증가하여 항생제의 효능이 감소하는 것을 확인했습니다. 이는 세균의 항생제 내성이 지구온난화에 의해 발달할 수 있으며, 특정 온도에서 가장 크게 발달할 가능성이 있음을 시사합니다.
대장균의 항생제 내성 변화는 marA, ygfA, ibpB와 같은 특정 유전자의 활성과 밀접한 관련이 있으며, 연구 결과 온도가 상승함에 따라 이들 유전자의 활성이 증가하는 것으로 나타났습니다. 이 유전자들은 각각 다른 방식으로 항생제 내성 발달에 기여합니다. marA는 세포 외부로 항생제를 배출하는 펌프를 활성화하여 직접적으로 항생제 저항력을 높이는 반면, ygfA와 ibpB는 세균이 스트레스 환경에 더 잘 적응할 수 있도록 돕는 간접적인 역할을 합니다. 이러한 유전자들의 온도 상승에 따른 활성 증가는 대장균의 항생제 내성 발달 메커니즘을 부분적으로 설명해줍니다.
이 연구는 다양한 온도에서 gatifloxacin에 노출된 대장균의 유전자 돌연변이를 분석했습니다. 총 12개 유전자 중 7개에서 항생제 내성 관련 돌연변이가 발견되었습니다. gyrA 돌연변이는 모든 온도에서 발생했고, 42°C에서는 Tus와 rpoC 돌연변이도 관찰되었습니다. 분자 도킹 모델 분석 결과, GyrA 돌연변이로 인해 gatifloxacin과 GyrA 단백질 간의 결합력이 약해졌습니다. 특히, 27°C에서 진화한 균주에서 가장 큰 결합력 약화가 관찰되어 높은 내성 발달과 연관성을 보였습니다. 이러한 연구 결과는 높은 온도가 세균이 항생제에 더욱 효과적으로 저항할 수 있게 할 뿐만 아니라, 이러한 내성을 가능하게 하는 진화를 가속화할 수 있음을 시사합니다.
[지구 온난화와 공중 보건]
이 연구 결과의 시사점은 매우 중요합니다. 평균 지구 온도가 상승함에 따라 온도가 항생제 내성의 주요 원인이 될 가능성이 더욱 커졌습니다. 높은 온도는 세균 감염의 빈도와 심각성을 증가시킬 것입니다. 이는 결국 항생제 사용의 증가로 이어질 것이며, 내성균 확산으로 이어질 수 있습니다.
또한, 이 연구는 항생제와 높은 온도가 결합된 스트레스가 대장균과 같은 세균의 진화를 촉진시켜, 이들 세균이 항생제에 더욱 저항하도록 만들고 있음을 보여줍니다. 다른 항생제에 대한 연구에서도 비슷한 현상이 관찰되고 있으며, 다양한 항생제가 온도에 따라 내성 발달에 미치는 영향을 조사하는 추가 연구가 진행 중입니다.
[앞으로의 과제]
연구의 주요 저자들은 기후 변화가 세균에 미치는 영향을 더 잘 이해하기 위해 추가 연구가 필요하다고 강조합니다. 지구 온난화의 위협이 커짐에 따라 항생제 내성을 해결하려면 항생제 사용과 기후 변화를 통합적으로 관리하는 다각적이고 체계적인 접근이 필요할 것입니다. 또한, 이러한 복잡한 상호작용을 이해한 후 공중 보건을 개선해야 기후 위기의 상황에서 항생제 내성의 위험을 줄일 수 있습니다.
[참고문헌]
Zhao, W., Zheng, S., Ye, C., Li, J., & Yu, X. (2024). Nonlinear impacts of temperature on antibiotic resistance in Escherichia coli. Environmental Science and Ecotechnology, 22, 100475.