아시네토박터

아시네토박터 (국문) Acinetobacter (영문) 

아시네토박터는 자연 환경에서 중요한 위치를 차지하고 있는 대표적인 균주로 그람음성(Gram-negative) 세균이며, 감마프로테오박테리아(gammaproteobacteria)의 Moraxellaceae 과(科, family)에 속하는 절대 호기성균이다. 다양한 대사활동으로 인해 토양, 진흙, 민물, 유류 오염 지역 등 광범위한 서식지에서 발견된다. 대표적으로 병원성 세균인 A. baumannii가 있으며 주로 약물에 대한 다제내성(multiple drug resistance, MDR)이나 산화적 스트레스, 신호전달작용 등에 대한 연구가 이루어져 있다. 한편 비병원성 아시네토박터균은 A. oleivorans, A. baylyi, A. calcoaceticus 등이 대표적이며, 탄화수소 분해 기작, 바이오리포터 등 다양한 주제로 연구가 수행되고 있다.

목차

1911년 Beijerinck에 의해 처음 분리된 이 균은, 1968년에 이르러서야 미국 미생물학자인 Paul Baumann에 의해 처음으로 아시네토박터로 명명되었다. 전 세계적으로 주목받고 있는 병원균인 A. baumannii (그림 1)은 2018년 6월 기준 Integrated Microbial Genome (IMG) database에 등재된 1,578건의 아시네토박터 유전체 데이터베이스 중 80%를 차지할 정도로 많은 유전체 연구가 진행되어 있다. 이러한 원인에는 A. baumannii는 죽음에 이르게 하는 심각한 병원균임에도 불구하고 항생제에 대한 다제내성을 지니고 있어 치료하기 매우 어렵기 때문에 A. baumannii의 유전체에 대한 심도 깊은 연구는 다제내성 병원성 세균에 대한 치료법을 개발하는데 큰 도움을 제공할 것이다¹⁾. 

그림 1. 병원 환자들에게서 분리한 A. baumannii 세균들의 전자현미경 사진 (출처: https://doi.org/10.3390/polym8040129)

Acinetobacter 유전체 크기는 2.67 Mb (A. nectaris CIP 110549)에서 6.05 Mb (A. baumannii 1288284)이며 유전체에 포함된 유전자(coding sequence; CDS)의 수는 2,625~6,274개이다. 플라스미드 존재 유무도 다양하며, 유전체의 GC 함량 또한 37~46%로 다양하다. 이러한 유전체의 크기 및 보유 유전자에 대한 다양성은 광범위한 환경에서 종 간의 진화를 의미하며, 결과적으로 생리학적 차이를 나타낸다²⁾.  

비병원성 세균 A. oleivorans DR1, A. baylyi, A. calcoaceticus와 병원성 세균인 A. baumannii에 대한 비교 유전체학은 생리학적 연구에 있어서 중요성을 시사한다³⁾. 방향족 탄화수소 분해 관련 유전자를 모든 종이 보유하고 있음에도 불구하고 A, oleivroans DR1 종만 방향족 탄화수소 중 하나인 gentisate를 분해할 수 있음이 알려졌다. 이러한 결과는 A, oleivroans DR1이 다른 균들보다 더 다양한 식물 유래 방향족 탄화수소를 분해할 수 있는 기회를 갖는 것이며, 이로 인해 생태학적 경쟁에서 우위를 점할 수 있음을 시사한다. 

분류학 초기부터 방향족 탄화수소 분해는 아시네토박터의 공통적인 특징이었다. 106종의 아시네토박터는 15가지 방향족 탄화수소를 분해할 수 있다고 확인되었으며, 비교적 최근에 밝혀진 연구에 의하면 A.oleivorans DR1 균주는 gentisate 분해를 분해할 수 있음이 확인되었다³⁾. 또한 아시네토박터는 식물 유래 방향족 탄화수소 분해에 대해 널리 알려져 있으며,⁴⁾ 이러한 생활사는 자연환경에서의 탄소 순환에 있어 아시네토박터의 중요한 역할을 시사한다. 

아시네토박터는 또한 다양한 사슬 길이의 알켄(alkane)족 탄화수소를 분해할 수 있는 것으로 유명하다. 알켄으로 오염된 토양, 남극 해저 침전토, 망그루브 근권토 등에서 빈번하게 발견된다²⁾. 이러한 토양에서 분리된 아시네토박터의 유전체 분석 결과 알켄을 분해할 수 있는 알켄 산화효소(alkane monooxygenase)를 전사할 수 있는 유전자(alkB)를 보유하고 있으며 (그림 2), A. oleivorans DR1균의 경우 C12-C30 탄소 길이의 알켄을 단일 탄소원으로 이용하여 생장할 수 있다고 알려져 있다⁵⁾. 

그림 2. A. oleivroans DR1이 알켄 분해 시 나타나는 전사체의 발현 모식도. (출처: https://doi.org/10.1111/1751-7915.12852 )

그람음성균(Gram-negative bacteria), 감마프로테오박테리아 강(class Gammaproteobacteria), 병원성(pathogenicity), 항생제 내성(antibiotic resistance), 비교유전체학(comparative genomics), 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii),

박우준/고려대학교

정우현/덕성여자대학교

1. Dijkshoorn, L., Nemec, A., and Seifert, H. 2007. An increasing threat in hospitals: multidrug-resistant Acinetobacter baumannii. Nat. Rev. Microbiol. 5, 939–951.
2. Jung, J. and Park, W. 2015. Acinetobacter species as model microorganisms in environmental microbiology: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol. 99, 2533-2548. doi: 10.1007/s00253-015-6439-y.
3. Jung, J., Madsen, E.L., Jeon, C.O., and Park, W. 2011. Comparative genomic analysis of Acinetobacter oleivorans DR1 to determine strain-specific genomic regions and gentisate biodegradation. Appl. Environ. Microbiol. 77, 7418–7424.
4. Parke, D. and Ornston, L.N. 2004. Toxicity caused by hydroxycinnamoyl-coenzyme A thioester accumulation in mutants of Acinetobacter sp. strain ADP1. Appl. Environ. Microbiol. 70, 2974–2983.
5. Park, C., Shin, B., Jung, J., Lee, Y., and Park, W. 2017. Metabolic and stress responses of Acinetobacter oleivorans DR1 during long-chain alkane degradation. Microb. Biotechnol. 10, 1809–1823.