생강의 단맛이 세균 생물막 형성 억제시켜

천연 유효성분 '라피노스' 발견







[한의신문=김대영 기자] 한의학에는 한약 처방에 생강 3쪽과 대추 2개를 많이 넣어 ‘강삼조이’라는 말이 있다.

이 생강의 단맛이 세균 생물막 형성을 억제하는데 탁월한 효과를 가지고 있는 것으로 확인됐다.



미생물은 표면에 서식할 때 끈적끈적한 분비물을 배출해 표면으로부터 쉽게 떨어지지 않으려는 성질을 가지고 있는데 이런 형태의 미생물 군집을 생물막이라고 말한다. 생물막은 치아, 수도관 등 다양한 표면에 형성돼 부식, 오염, 막힘 등 여러 문제를 일으키며 감염을 일으키는 세균이 인체 조직에 형성한 생물막은 항생제 치료를 무력화시킨다. 생물막 형성을 억제하는 연구가 활발히 진행되고 있는 이유다.



5년 전 박희등 고려대 교수 연구팀은 생강추출액이 폐렴을 일으키는 녹농균의 생물막 형성 저해효과가 있음을 확인했으나 생강에 포함된 유효성분은 찾지 못했다.



이에 박 교수 연구팀은 생강추출액을 고성능액체크로마토그래피를 이용해 성분분석을 실시, 생물막 저해 물질 후보군을 선정했으며 생물막 형성 실험, 생물막 구성성분 분석, 운동성 실험, 군락모양 실험 등을 통해 ‘라피노스’가 유효성분임을 확인했다.



라피노스는 항세균 물질과 달리 미생물의 생장에는 영향을 미치지 못하지만 생물막의 주요 성분인 다당류와 단백질 합성을 방해, 생물막의 형성을 저해하는 효과 뿐 아니라 생물막을 해체하는 데 촉매제 역할을 담당하는 것으로 나타났다.



특히 라피노스는 기존에 알려진 합성 생물막 저해물질인 류라논 C-30과 동등한 생물막 형성 감소를 유도했다.



또한 연구팀은 핵자기공명분광학과 분자결합모델링 연구결과 라피노스가 생물막 형성을 저해하는 원리를 밝혀냈다. 라피노스가 녹농균이 가지고 있는 갈락토스 수용체인 LecA와 경쟁 결합을 하며 이를 통해 세포내 2차 신호전달물질인 c-야-GMP의 농도를 현저하게 낮춤으로 생물막 형성이 저해된다는 것을 규명한 것.



박희등 교수는 “라피노스는 천연물에서 유래했으며 단맛을 지녀 치아 관리 제품으로도 응용이 가능하다”며 “생강뿐 아니라 다양한 식물에서 쉽게 대량으로 분리해 낼 수 있으며 단가가 저렴해 관련 산업 등에도 활용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.



공동연구자인 변영주 교수는 “라피노스를 기존의 항생제와 조합해 처방할 경우 항생제의 역가를 높일 수 있고 생물막 형성을 통해 항생제 내성을 나타내는 세균 감염을 효과적으로 치료하는데 도움이 될 수 있다”고 말했다.



이번 연구결과는 세계적 권위의 학술지 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)' 5월4일자에 게재됐다.



< 용어설명 >

라피노스 : 갈락토스, 글루코스, 파락토스로 구성된 수용성 삼탄당 물질로 다양한 식물에서 발견됨



류라논 C-30 : 덴마크공대 Givskov 교수 연구팀은 해조류에서 세균의 생물막 형성을 억제하는 물질을 찾아냈으며 생물막 억제능을 향상시키기 위해 화학 구조를 변형해 퓨라논 C-30을 합성했다.



녹농균 : 막대기 형태의 그람음성 세균으로 식물과 인간을 포함한 동물의 기회감염성 세균이다. 주로 병원에서 면역력이 약한 사람에게 감염을 일으킨다고 알려져 있으며 특히 낭포성섬유증 환자의 폐에 생물막을 형성해 항생제 치료를 어렵게 하고 있다.