[궁금사전] 란티바오틱스(Lantibiotics)와 antibiotics의 차이: 니신 E234

출처:pixabay

 

 

 

안녕하세요?

 

NV2NGN입니다.

 

 

이번 글에서는 흔히 말하는 항생제와 란티바이오틱스에 대해 살펴보겠습니다.

 

 

Lantibiotics와 antibiotics는 둘 다 미생물이 생산하는 항균 물질로, 세균과 같은 미생물의 성장을 억제하거나 죽이는 역할을 합니다. 

 

하지만 구조와 작용 메커니즘에서 차이가 있습니다. 

 

 

 

이를 쉽게 비교하면 다음과 같습니다:

1. Lantibiotics

 

정의
Lantibiotics는 특정 항생제 그룹으로, 펩타이드(아미노산으로 이루어진 짧은 단백질)로 구성되어 있고, 독특한 구조적 특징을 가집니다.

이름은 "Lanthionine-containing antibiotics"의 줄임말입니다. 

"Lanthionine"은 비정상적인 아미노산으로, 이 물질에 의해 독특한 고리 구조를 형성합니다.

 

 

구조적 특징
고리 구조: 탈수된 아미노산과 란티오닌 같은 비정상적인 아미노산이 포함되어 독특한 고리 모양을 만듭니다.
예: 니신(Nisin)과 같은 물질이 대표적입니다.

 

 

 

작용 방식
주로 세균의 세포막을 표적으로 하여 구멍을 내거나 세포벽 합성을 방해합니다.

 

 

특징
주로 그람양성 세균에 효과적입니다.
구조적으로 복잡하고 생산이 어렵습니다.

 

 

2. Antibiotics

 

정의
일반적인 항생제를 말하며, 미생물이나 합성 과정을 통해 만들어지는 물질로, 세균의 성장이나 생존을 억제하거나 죽이는 역할을 합니다.

 

구조적 특징
매우 다양한 화학적 구조를 가집니다.
자연적으로 생성되거나 합성(반합성 포함)될 수 있습니다.
예: 페니실린, 테트라사이클린 등.

 

 

작용 방식
세포벽 합성 억제(페니실린), 단백질 합성 억제(테트라사이클린), DNA 복제 방해(퀴놀론) 등 다양한 작용 방식을 가집니다.

 

특징
그람양성 세균과 그람음성 세균 모두에 사용할 수 있는 경우가 많습니다.
종류와 용도가 매우 다양합니다.

 

 

정리하면, Lantibiotics는 특정한 항생제의 한 종류이며, 일반적으로 말하는 antibiotics는 더 넓은 범위를 포함하는 용어입니다. Lantibiotics는 구조적으로 독특하고 특정 세균에 강력하지만, 일반 항생제보다 좁은 범위에서 작용합니다.

 

 

표로 정리해 보면 아래와 같습니다.

특성	Lantibiotics	Antibiotics
구조	비정상적인 아미노산 포함, 고리 구조	다양한 구조, 간단한 분자 포함
생산 방식	미생물에서만 생산	자연적, 반합성, 합성 가능
작용 대상	주로 그람양성 세균	그람양성 및 그람음성 모두 포함
예시	니신(Nisin)	페니실린, 스트렙토마이신 등

 

관련 논문을 살펴보겠습니다.

 

 

그 가운데 란티오바이오틱스의 예인 니신(Nisin)에 대해 살펴보겠습니다.

 

니신(Nisin)은 특정 박테리아가 만드는 천연 항균제로, 주로 식품 보존제로 사용됩니다. 세균의 성장을 억제하거나 죽이는 능력이 뛰어나 안전성이 입증된 물질입니다. 니신은 티바이오틱(lantibiotic)의 한 종류로, 짧은 펩타이드(단백질 조각) 형태를 가지고 있습니다. 

니신의 특징

 

천연 항균제
젖산균(Lactococcus lactis) 같은 박테리아에서 만들어집니다.
세균의 세포벽 합성을 방해하거나 세포막에 구멍을 내어 세균을 죽입니다.

 

안전성
사람이 먹어도 안전한 것으로 인정받았으며, 세계 여러 나라에서 식품첨가물로 승인되었습니다.
E234라는 이름으로 식품 첨가물 목록에 등록되어 있습니다.

 

작용 대상 세균
주로 그람양성 세균(Listeria, Bacillus 등)에 효과적입니다.
그러나 그람음성 세균에는 거의 영향을 미치지 않습니다. (필요하면 다른 물질과 함께 사용)

 

활용 분야
니신은 항균 효과와 안전성 덕분에 여러 산업에서 널리 활용됩니다.

식품 산업
주요 용도는 아래와 같습니다.

유제품(치즈): 숙성 과정에서 세균 오염을 막아줍니다.
육류 및 어류 가공품: 보존 기간을 늘리고 병원성 세균을 억제합니다.
음료: 산성 음료(예: 주스)에서 세균의 번식을 막습니다.
통조림: 보존제 역할로 식품의 안전성을 강화합니다.

장점:무해하며 맛과 향에 영향을 미치지 않습니다. 열에 강해 가공 과정에서도 효과를 유지합니다.

 

의약 산업

항생제 대체제: 니신의 항균 효과를 활용해 감염 예방 및 치료 연구가 진행 중입니다.
특히, 항생제 내성이 있는 세균에 대한 대안으로 주목받고 있습니다.
화장품: 보존제: 니신은 화장품에서 박테리아와 곰팡이의 성장을 억제하는 천연 보존제로도 사용됩니다.
동물 사료: 가축 사료에 첨가하여 사료의 부패를 방지하고 가축의 건강을 보호합니다.

 

니신의 장점과 한계
장점: 천연 물질로 안전하다.
세균 번식을 억제해 식품의 유통기한을 늘린다.
열, 산도, 염 등 다양한 조건에서도 안정적이다.
한계: 주로 그람양성 세균에만 효과가 있다.
일부 세균은 니신에 내성을 가질 수 있다.
고가의 생산비용이 단점으로 꼽힙니다.

 

니신은 식품과 의약품 등에서 천연 보존제와 항균제로 널리 사용되는 안전한 물질입니다. 특히 식품의 유통기한을 늘리고 병원성 세균을 억제하는 데 탁월해, 현대 산업에서 없어서는 안 될 중요한 역할을 하고 있습니다.

 

 

 

 

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37216534/

Discovery of phosphorylated lantibiotics with proimmune activity that regulate the oral microbiome - PubMed

 

 

 

Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 May 30;120(22):e2219392120. doi: 10.1073/pnas.2219392120. Epub 2023 May 22.
구강 미생물군을 조절하는 면역 활성을 지닌 인산화된 란티바이오틱스의 발견(Discovery of phosphorylated lantibiotics with proimmune activity that regulate the oral microbiome)

 

란티바이오틱스는 박테리아가 생성하는 리보솜 합성 및 번역 후 변형 펩타이드(RiPP)입니다. 이 천연물 그룹에 대한 관심은 기존 항생제의 대안으로 빠르게 증가하고 있습니다. 일부 인간 미생물군 유래 공생균은 병원균의 식민지화를 방해하고 건강한 미생물군을 촉진하기 위해 란티바이오틱스를 생산합니다. 

 

Streptococcus salivarius는 인간의 구강과 위장관을 식민지화한 최초의 공생 미생물 중 하나이며, salivaricins라고 하는 RiPP의 생합성은 구강 병원균의 성장을 억제하는 것으로 나타났습니다. 

 

이 연구에서는 알려진 구강 병원균과 다종 생물막에 대한 면역 활성과 표적 항균 특성을 나타내는 salivaricin 10이라고 총칭되는 인산화된 세 가지 관련 RiPP 클래스에 대해 보고합니다. 놀랍게도, 관찰된 면역 조절 활동에는 호중구 매개 식세포 작용의 상향 조절, 항염증성 M2 대식세포 분극의 촉진, 호중구 화학주성의 자극이 포함됩니다. 이러한 활동은 펩타이드의 N-말단 영역에서 확인된 인산화 부위에 기인합니다. Salivaricin 10 펩타이드는 건강한 인간 피험자에서 발견된 S. salivarius 균주에서 생성되는 것으로 밝혀졌으며, 이중 살균/항생막 및 면역 조절 활동은 중요한 구강 미생물 군집을 유지하면서 감염성 병원체를 효과적으로 표적으로 삼는 새로운 수단을 제공할 수 있습니다.

 

 

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