환경부 소속 국립생물자원관이 우리나라 토양에 서식하는 유산균 신종 2종을 발견해 토종 세균 약 6,000종의 유전자 정보를 확보했다.

해당 연구는 국립생물자원관은 자생 생물자원 발굴의 하나로 2016년부터 수행 중인 ‘기능성 자생미생물 발굴 및 다양성 연구’ 사업 결과다.

이 사업은 환경에 따라 수만에서 수백억 마리가 살고 있는 것으로 알려진 미생물의 체계적 발굴을 위해 ‘프로바이오틱스’로 알려진 유산균의 발굴과 지역별 세균 다양성 조사를 목적으로 수행됐다. 프로바이오틱스는 사람의 체내에 들어가서 건강에 좋은 효과를 주는 살아있는 균이다.

국립생물자원관 연구진은 2016년 5월부터 최근까지 순창, 거창, 천안 등 전통적으로 발효식품이 발달한 전국 14곳 지역의 토양을 채취해 조사했다.

신 균주의 전자현미경 사진 ((좌)투과전자현미경, (우)주사전자현미경) / 사진제공=환경부

연구진은 천안 지역의 토양에서 대표적인 프로바이오틱스 유산균에 속하는 락토바실러스 속 신종 2종(Lactobacillus sp. CNC10005와 CNC10008)을 분리했다.

특히 신종 1종(CNC10005)은 미백 및 주름 억제에 관한 효능 연구가 수행됐다.

신 균주의 기능성 ((좌)피부 미백 효과 (우)피부 노화 억제) / 사진제공=환경부

그 결과, CNC10005 균주의 세포 추출물을 처리했을 때, 멜라닌 생성 물질이 약 45% 억제되어 미백 기능이 확인됐고, 주름생성인자가 약 38% 억제되는 결과를 보여, 종합 기능성 프로바이오틱스 균으로의 가능성이 확인됐다. 나머지 CNC10008 균주는 현재 특성 분석이 진행 중이다.

연구진은 세계 최초로 발견한 이 신종 세균에 대한 정보를 ‘국제미생물계통분류학회지(IJSEM)’에 올해 11월 투고했다. IJSEM은 영국에서 발행되는 세계적인 미생물학술지로 신규 세균 종의 정식 등록이 이루어지는 대표적인 학술지다.

아울러 연구진은 채취한 토양에 대해 차세대 염기서열(유전자) 분석법(NGS)으로 세균의 다양성을 조사한 결과, 지점별로 800종에서 6,000종까지 높은 다양성(마이크로바이옴)을 확인했다. 마이크로바이옴(microbiome)은 환경에 공생하며 살아가고 있는 미생물 군집과 그들의 유전 정보를 의미한다. 최근 DNA 염기서열 분석기술의 발달과 세계적으로 축적되는 빅데이터에 의해 빠르게 발전하고 있다.

확인 종들의 80% 이상은 유전자로만 확인되는 미지의 세균들로 토양이 신종 발굴의 가능성이 매우 높은 미생물자원의 보고임이 확인됐다.

모든 토양에서 프로테오박테리아(Proteobacteria, 20~30%)가 가장 높게 나타났으며, 다음으로 엑시도박테리아(Acidobacteria, 14~26%) 또는 피르미쿠테스(Firmicutes, 8~26%)가 높게 나타나 지역에 따라 다소 다른 분포를 보였다.

국립생물자원관은 토양 마이크로바이옴 연구를 통해 국내 미생물 서식 정보를 전략적인 미생물자원 발굴의 자료로 활용할 계획이다.

연구진은 이번 조사 결과가 나고야의정서 대응을 위한 국내 자생 미생물 종의 서식 확인, 생물자원 수입 대체 및 신약 개발 등을 위한 미생물자원 발굴의 자료로 활용될 수 있을 것으로 보고, 이를 위해 산·학·연 등 연구자들이 이용토록 관련 정보를 제공할 계획이다.

이아롬 기자  arom@youngnong.co.kr

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