충치의 완전한 예방이 가능할 것인가?

 

 

 

 

출처 "Structure-Function Relationships of Glucansucrase and Fructansucrase Enzymes from Lactic Acid Bacteria " Microbiology and Molecular Biology Reviews, March 2006, p. 157-176, Vol. 70, No. 1

 

네덜란드 그로닌겐( Groningen) 대학의  보케 딜크스트라( Bauke Dijkstra)교수와 루버트 딜쿠이젠( Lubbert Dijkhuizen)교수는 충치의 원인이 되는 효소인 글루칸수크레이즈(glucansucrase)의 구조와 작용기전을 완전히 해독하여 미국의 과학잡지인   Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 의 최근 호에 게재할 것이라고 발표하였다.

 

위 그림은 위 저자들이 전에 발표하였던 논문에서 가져온 글루칸수크레이즈의 핵심부분의 구조 사진이다. 일반인들에게는 생소하게 보일 것이다. 아미노산이 연결된 단백질에서 효소작용을 하는 핵심부분을 보여주는 것이다.

 

 

이번 발표로 충치의 완전한 예방이 가능할 수도 있다는 희망적인 예측도 나오고 있다.  입안에 사는 락토바실러스 루텐(Lactobacillus reuteri,)이라는 세균이 글루칸수크레이즈라는 효소를 분비하여 음식물의 설탕성분을 길고 끈끈한 체인의 당분으로 바꾼다. 그리고 나서 그러한 끈끈한 당분을 이용하여 치아에 플라그를 이루어 붙게 된다.   그런데 충치의 원인이 되는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans,) 라는 세균도 플라그를 이용하여 치아에 붙은 다음 당분을 분해하여 산을 만들고 그러한 산이 치아의 칼슘성분을 녹여 내어 치아의 손상이 오는 것이다.

 

 

이번에 글루칸수크레이즈 효소의 구조와 작용기전을 다 파악함으로써 그 효소의 작용을 방해하는 물질(inhibitor)를 개발할 수 있게 되었다. 향후 치약이나 마우스워시에 이러한 효소방해물질을 첨가하면 끈끈한 당분의 생성이 되지 아니하여 플라그가 생기는 것을 막을 수 있다는 것이다.  경우에 따라서는 당분을 포함한 껌 등의 식품에 효소방해물질을 같이 첨가할 수도 있다는 것이다.

 

 

 

최근 자이리톨의 효과에 대한 관심이 높아지고 있다. 자이리톨의 경우 균이 분해를 하더라도 플라그를 만드는 끈끈한 당분체를 만들지 못한다는 것이다. 결국 자이리톨도 글루칸수크레이즈에 대한 경쟁효과로서 충치예방효과가 있는 것이다. 만약 글루칸수크레이즈를 직접 방해하는 물질을 첨가하면 자이리톨보다 더 작은 양으로 효과가 있을 수 있는 것이다.

 

아직까지 미해결인 문제는 위 연구자들이 시험한 효소방해물질이 글루칸수크레이즈뿐 아니라 그와 유사한 구조를 가진 아밀레이즈(amylase)의 작용까지도 방해하는 것으로 나타났다. 아밀레이즈는 침에 섞여 전분을 분해하는  유익한 역할을 한다. 따라서 아밀레이즈의 작용은 방해하지 아니하고 글루칸수크레이즈의 작용만 방해하는 물질을 개발하는 것이 아직 과제로 남아 있다.

 

이번 연구 결과는 일반인에게 익숙하지 아니한 단백질 구조연구가 실생활에 큰 도움이 될 수 있다는 것을 보여준다. 사실 단백질 구조 연구는 신종플루 치료제인 타미플루의 개발에도 기여하였다. 필자도 박사학위를 받을 때 주제가 핼로로돕신이라는 단백질의 구조와 작용과의 관계였다. 이미 과학을 떠난지 오래되었지만 이 분야에 흥미를 가지고 소개를 한다.

 

실제 적합한 효소방해물질이 실용화되어 충치예방물질로 사용될 경우 그 경제적 가치도 매우 클 것이다. 추후 진행상황을 볼 필요가 있다.