고려대 오민규 교수팀, 두피 유해 곰팡이만 골라 제거하는 오발리신 분비 효모 개발

비듬·지루성 피부염 원인 말라세지아만 선택 사멸, 피부 유익균은 그대로 유지… ‘케미컬 엔지니어링 저널’ 8월 5일 온라인 게재

고려대학교 화공생명공학과 오민규 교수 연구팀이 항진균 천연물질 ‘오발리신’을 생산·분비하는 효모 균주(품종)를 개발해 두피 질환을 유발하는 곰팡이만 선택적으로 제거하는 데 성공했다. 비듬 치료 과정에서 피부 유익균까지 함께 억제되는 기존 항진균제의 한계를 보완할 수 있는 연구 결과다.

비듬이나 지루성 피부염 같은 두피 질환은 주로 말라세지아(Malassezia)라는 곰팡이가 과도하게 증식하면서 생긴다. 그러나 케토코나졸 등 현재 널리 쓰이는 항진균제는 유해균뿐 아니라 유익균까지 함께 억제해 피부 미생물 생태계를 무너뜨리고 증상이 재발할 수 있다는 문제가 있었다.

말라세지아는 스스로 지방산을 만들지 못하고 내부 단백질을 활용해 피지 같은 외부 지방을 흡수·분해하면서 자란다. 오발리신은 곰팡이 내부 단백질 대사에 관여하는 효소인 ‘메티오닌 아미노펩티데이스-2(MetAP2)’를 영구적으로 비활성화한다. 말라세지아가 먹이인 피지를 흡수할 수 있는 단백질을 만들지 못하게 돼 결국 사멸에 이르는 원리다.

연구팀은 곤충 유래 곰팡이(Metarhizium anisopliae)의 유전체를 분석해 오발리신 생합성 유전자군을 발굴하고, 이를 안전성이 확보된 효모(Saccharomyces cerevisiae)에 옮겨 재구성했다. 생합성 유전자군은 미생물이 특정 천연물질을 합성할 때 필요한 여러 유전자가 한 데 모여 있는 묶음을 뜻한다.

다층 공학적 개량을 통해 생산성도 끌어올렸다. 특히 인공지능 단백질 구조 예측 도구인 알파폴드3 등을 활용해 최적의 환원효소 조합을 선별했다. 또 효모 내부에서 만들어진 오발리신이 유해 곰팡이 사멸에 충분한 양인 리터당 3.5밀리그램(3.5 mg/L)만큼 밖으로 배출될 수 있도록 구현했다.

연구팀은 말라세지아 3종과 표피포도상구균, 유산균 등 피부 유익균 4종을 함께 배양해 피부 마이크로바이옴 모사 모델을 구축하고 실험을 진행했다. 그 결과 유익균 4종의 생존은 그대로 유지하면서 유해 곰팡이만 사멸시키는 선택적 살균 효과를 확인했다.

연구팀은 “복잡한 정제 과정 없이 피부의 유해 곰팡이만 골라 없애는 살아있는 세포공장 플랫폼을 보여준 사례”라며 “사람의 두피 케어뿐 아니라 반려동물 피부·외이 관리 등 피부 마이크로바이옴 조절이 필요한 영역으로 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구에는 오민규 교수가 교신저자로, 김민선 박사과정이 제1저자로 참여했다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF=13.2)’ 온라인에 8월 5일 게재됐다. 연구는 산업통상부·한국산업기술기획평가원(KEIT), 과학기술정보통신부·한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

#고려대학교 #오민규교수 #오발리신 #말라세지아 #두피질환