Antibacterial Activity and Mechanism of Chitosan-phytochemical conjugates against Methicillin-resistant Staphylococcus aureus

Abstract

최근 항생제 오남용으로 인한 항생제 내성균의 증가는 세계적으로 큰 문제가 되고 있다. 그 중 메티실린계에 내성을 가지는 메티실린계 내성 황색포도상구균 (methicillin-resistant Staphylococcus aureus; MRSA) 은 methicillin에 내성을 지닐 뿐만 아니라 ampicillin, penicillin 같은 모든 베타 락탐 (β-lactam) 계열 항생제뿐만 아니라 다른 많은 항생제에 내성을 가지는 다중 내성균이다. 이에 따라 항생제를 대신 할 수 있는 천연 항생제 개발이 시급한 가운데 천연물 또는 그들의 유도체에서 합성한 천연 항균제가 각광 받고 있다. 본 연구에서는 항산화, 항염즘, 항암, 항균작용이 있다고 보고 된 천연 뮤코다당인 키토산 (chitosan)에 피토케미칼 (phytochemical)을 conjugate 시킨 키토산-피토케미칼 복합체 (chitosan-phytochemical conjugates)를 이용하여 MRSA에 대한 항균 활성을 비교 측정하고 그 기작을 조사하였다. 이들 복합체는 chitosan 보다 뛰어난 anti-MRSA 활성을 띄는 것으로 나타났으며 그 중 chitosan-sinapic acid에서 가장 높은 항균 활성 (64 μg/mL)이 나타났다. 최근에 anti-MRSA 활성을 나타내는 phlorofucofuroeckol-A이 ß-lactam 계 항생제 내성에 관여하는 MRSA 내의 penicillin binding protein 2a (PBP2a) 단백질 합성의 mRNA 전사 단계에서의 저해 작용으로 항생제 내성 단백질의 합성을 저해한다고 보고 되었다. 이에 본 연구에서도 chitosan-phytochemical conjugates의 anti-MRSA 작용기작을 규명하기 위하여 분자생물학적인 기법인 RT-PCR 및 western blot을 실시하였다. ß-lactam 계 항생제 내성에 관여하는 mec operon (mecA, mecI, mecR1) 중 MRSA의 핵심 유전자인 mecA 의 전사가 chitosan-phytochemical conjugates에 의하여 농도의존적으로 저해되는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 western blot의 결과를 통해 mecA 유전자의 최종산물인 PBP2a 의 발현량 또한 chitosan-phytochemical conjugates 중 chitosan-sinapic acid에 농도 의존적인 저해 된다는 것을 확인하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 향후 chitosan-phytochemical conjugates가 MRSA에 대한 천연 항균제로 사용될 수 있는 가능성을 지니고 있을 뿐만 아니라 MRSA 와 같은 항생제 내성균의 제어를 위한 alternative phytotherapeutic agent와 같은 치료제 개발에도 이용 될 수 있을 것으로 기대된다.