방선균(Actinomyces)이란 무엇인가?

방선균(Actinomyces)은 토양과 식물 등에서 주로 발견되며 세포의 모양이 실 모양으로 연결된 형태이며 균사의 끝은 포자가 달려있어 형태학적으로는 곰팡이와 유사하지만 세균류에 속한다. 또 포자의 모양이 사슬처럼 연결된 모양으로 관찰되기도 한다. 포자는 운동성이 없으며 구형 난형 등 형태가 다양하고 표면은 매끄럽거나 울퉁불퉁한 형태로 존재하기도 한다. 성숙한 콜로니의 색으로 방선균의 특징을 구별하기도 하였다. 방선균은 호기성이고 25℃~ 35℃, 6.5~7.5 pH에서 잘 생육하며, 병원성이 있는 것과 없는 것으로 나눌 수 있다. 대부분 방선균은 토양에서 생육조건이 양호할 때는 균사로 생장하지만,  인공 배양 시 균사보다는 주로 포자로 존재한다. 토양에 존재하는 대부분의 방선균은 스트렙토미세스 속이며, 마이크로모노스포라, 노카디아 속등이 있다. 토양에서 나는 특유한 냄새는 지오스민이라 불리는 휘발성 물질은 이들 방선균에 의한 것이다.

 

방선균은 항생물질을 포함한 다양하고 유용한 이차대사산물의 주요 생산자로서 그들의 경제적인 중요성이 잘 알려져 왔다. 방선균은 그람양성 세균으로 토양, 목재, 해양 등의 다양한 환경에서 서식하며, 곰팡이와 비슷한 형태의 균사로 자라는 생활사를 가지고 있다. 대부분 부생생물이고 반휴지상태의 포자로 번식하는 토양미생물이다. 두꺼운 펩티도글리칸층을 가지고 있어 그람염색법으로 염색 시 보라색을 나타낸다. 방선균은 항진균, 항바이러스, 항암, 항고혈압과 같은 이차대사산물을 주로 생산하며 주로 항생제, 면역억제제를 생산한다. 오늘날 항생제 중 80%가 스트렙토마이세스 속에서 분리되었고 현재에 이르러서도 신규 생리 활성 물질의 발견은 계속해서 이어지고 있다. 이처럼 방선균에서 다양하고 넓은 범위의 항생물질이 계속해서 발견되고 있다. 방선균 유래 생리 활성물질을 1940년대부터 활발히 발견되었으며 세포벽 성분인 펩티도글리칸 합성에 관여하는 효소를 비가역적으로 저해하는 페니실린과 단백질합성을 억제하는 아미노글리코사이드 계열의 항생제인 스트렙토마이신, 세균성 질환에 사용되는 카나마이신 등의 항생제 개발이 활발히 이루어지고 있다. 또 최근에 발견된 크로모마이신 A3는 방선균이 생산하는 안트라퀴논계 항암 항생물질도 발견되었다. 그러나 토양에 사용되는 농약용 항생제인 블라스티시딘은 지속적인 사용으로 인해 내성균의 출현도 급증하고, 내성 기전도 다양해지고 있어 지속적인 연구가 필요하다.

토양에서 방선균 분리 방법으로는 수집된 토양시료를 멸균수에 넣어 현탁하고 10분간 진탕하여 시료가 잘 섞이도록 섞어준 후, 이를 멸균수에 희석하여 ISP2 배지에 100㎕씩 도말하고 30℃에서 3일간 배양 후 배양된 균 중 형태학적 특징을 따라 단일 콜로니를 분리할 수 있다. 방선균을 배양해 보면 균사가 자라면서 색소를 내뿜는 균도 있고, 특유의 향이 있는 방선균도 있다. 이는 16S rRNA 염기서열을 비교 분석하여 계통분류학적방법으로 분리한 방선균 균주의 종을 확인할 수 있다. 방선균은 증식속도가 일반적인 세균에 비하면 더디게 자라기 때문에 세균보다 배양하기 까다롭다. 그러나 포자를 생성하는 특성 때문에 일반 세균보단 강한 생명력을 지니고 있다. 방선균은 배양 초기에는 균사가 나타나는 듯 하나 배양 후기로 갈수록 포자가 균사를 덮어버리는 형태로 관찰된다.

국내에서 5년간 60여종의 새로운 방선균을 분리해냈다고 한다. 항생물질이 발견된다고 하더라고 사람에게는 해를 끼치지 않고 세균이나 감염원을 죽여야 하므로 새로운 항생제의 개발은 쉽지 않은 일이다. 하지만 방선균이 생성하는 유용 물질이나 항생물질은 계속해서 발견되고 있으며 아직 연구되지 않은 부분이 많이 남아있다. 활발한 연구를 통해 이 미지의 영역을 밝혀내 인간에게 유익한 신약이 개발되길 바라본다.