유익균 지키고 말라세지아 제거하는 효모 균주 구현

고려대학교 오민규 화공생명공학과 교수 연구팀이 항진균 천연물질 오발리신을 스스로 생산해 외부로 분비하는 효모 균주를 개발했다. 이 균주는 두피 질환을 일으키는 말라세지아 곰팡이를 선택적으로 제거하면서 피부에 이로운 세균의 생존은 유지했다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ 온라인판에 5일 게재됐으며, 해당 학술지의 영향력지수(IF)는 13.2다.

연구팀은 곤충에서 유래한 곰팡이인 메타리지움 아니소플리애(Metarhizium anisopliae)의 유전체를 분석해 오발리신 생합성 유전자군을 찾아냈다. 이어 이 유전자군을 안전성이 확보된 효모인 사카로마이세스 세레비시아에(Saccharomyces cerevisiae)로 옮겨 생산 체계를 재구성했다. 알파폴드3 등 인공지능 단백질 구조 예측 도구로 최적의 환원효소 조합을 선별하는 다층 공학적 개량도 진행했다.

말라세지아는 지방산을 자체적으로 합성하지 못해 내부 단백질을 이용해 피지 같은 외부 지방을 흡수하고 분해하며 증식한다. 오발리신은 이 곰팡이의 단백질 대사 효소인 메티오닌 아미노펩티데이스-2(MetAP2)를 영구적으로 비활성화한다. 그 결과 말라세지아는 피지를 흡수하는 데 필요한 단백질을 만들 수 없게 돼 사멸한다. 개량된 효모는 내부에서 합성한 오발리신을 유해 곰팡이 제거에 충분한 3.5㎎/L 농도로 배출했다.

선택적 살균 효과는 피부 마이크로바이옴을 본뜬 공동 배양 모델에서 확인됐다. 연구팀은 말라세지아 3종과 표피포도상구균, 유산균 등을 포함한 피부 유익균 4종을 함께 배양했다. 실험 후 유익균 4종은 생존한 반면 유해 곰팡이는 사멸했다. 이번 기술은 복잡한 정제 절차 없이 살아 있는 효모를 세포공장으로 활용해 특정 곰팡이를 제거하는 방식이며, 사람의 두피 관리뿐 아니라 반려동물의 피부와 외이 관리 등 피부 미생물 생태 조절이 필요한 분야로 확장 가능성이 제시됐다.