일본의 유제품 기업인 모리나가 유업(Morinaga Milk Industry Co., Ltd.)(도쿄증권거래소: 2264)이 인체 유래 비피더스균(Human-Residential Bifidobacteria, HRB)에 대한 기초 연구에서 획기적인 발견을 했다고 발표했다.

교토대학교와의 공동 연구 결과, 인체에 사는 특정 유형의 비피더스균(HRB라고도 함)이 잠재적으로 해로운 성분의 전구체를 유익한 대사산물로 전환하는 능력이 있음이 밝혀졌다.

연구팀은 이전에 알려지지 않았던 HRB 균종이 활용하는 대사 경로를 밝혀냈으며, 이 균종은 잠재적으로 해로운 화합물인 인돌(indole)을 면역조절 대사물질인 인돌-3-젖산(indole-3-lactic acid, ILA)으로 전환한다. 2024년 5월 5일 저명한 학술지 ‘장내 미생물지(Gut Microbes)’에 게재된 이 연구 결과는 우수한 프로바이오틱스로서 HRB의 고유한 기능을 강조한다.

자료=모리나가 유업 제공

◆ 연구 배경
이 연구는 특정 장내 박테리아가 생성하는 화합물인 인돌에 초점을 맞추었으며, 인돌은 간에서 대사되어 전형적인 비뇨기 독소인 인독실 황산염(indoxyl sulfate)으로 전환된다.

신장 기능이 손상되면 인돌과 인독실 황산염이 혈액에 축적되어 신부전 진행과 같은 잠재적인 건강 문제를 일으킬 수 있다. 인간에게 필수적인 아미노산인 트립토판(tryptophan)에서 파생되는 인돌의 형성은 필연적으로 발생하는 해로운 영향으로 이어져 건강에 심각한 문제를 일으킬 수 있다.

교토대학교와 공동으로 진행하는 모리나가 유업의 새로운 연구는 HRB 균주가 인돌의 농도를 낮추고 이를 유익한 대사물질로 전환할 수 있는지를 조사하고 그 근본 메커니즘을 이해하는 것을 목표로 한다.

자료=모리나가 유업 제공

◆ HRB의 우수성을 뒷받침하는 획기적인 연구 결과
1. 인돌 농도 감소: 이 연구에서 밝혀진 바에 따르면 모리나가 유업의 HRB 균주인 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum) BB536, B. 브레브(B. breve) M-16V, B. 브레브 MCC1274, B. 인판티스(B. infantis) M-63 등 인체에 사는 특정 유형의 비피더스균은 인돌 생산자로 알려진 대장균(Escherichia coli)이 생산하는 인돌의 농도를 유의하게 감소시켰다(그림 1 참조).

2. 인돌을 트립토판(Trp)과 인돌-3-락테이트(ILA)로 전환: 이 연구는 모리나가 유업의 HRB 균주를 포함한 일부 비피더스균이 인돌을 트립토판(Trp)과 인돌-3-락테이트(ILA)로 전환할 수 있음을 입증했다(그림 2). 트립토판은 필수 아미노산이지만, ILA는 장과 전신 면역 건강을 지원하는 면역조절 화합물로 밝혀졌다. 이러한 발견으로 유익한 장내 박테리아가 유해 물질을 건강을 증진하는 화합물로 전환하는 방법을 이해하는 데 있어 중요한 진전을 이루었다.
. 대사 
3경로 규명: 이 연구는 트립토판 신타아제 β 소단위(tryptophan synthase β subunit, TrpB) 및 방향족 젖산 탈수소효소(aromatic lactate dehydrogenase, ALDH)가 전환 과정에 관여하는 새로운 미생물 대사 경로를 밝혀냈다(그림 3). 연구진은 모리나가 유업의 HRB 균주를 포함한 일부 비피더스균이 외인성 인돌(exogenous indole)을 ILA와 Trp로 효율적으로 전환할 수 있음을 확인했다. 이러한 대사 경로의 규명을 통해 수반되는 생화학적 프로세스를 자세하게 이해할 수 있으며, 비피더스균이 장 건강에 기여하는 정교한 메커니즘이 강조된다.

4. HRB의 독점적 입지: 1만1943가지 박테리아 균주에 대한 광범위한 게놈 데이터베이스 검색 결과, trpB와 aldh 유전자의 동시 발생은 HRB 균종에만 존재하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 특이성은 인체 건강 분야에서 피더스균의 독보적인 프로바이오틱스 잠재력을 잘 보여준다. 게놈 분석은 HRB의 차별성을 강조하여, 유익한 전환을 수행하는 독특한 능력을 보유한 균주로서의 입지를 강화해 준다.

자료=모리나가 유업 제공

◆ 건강에 대한 시사점
이러한 연구 결과는 모리나가 유업에서 상업화한 것과 같은 HRB 균주가 인돌을 유익한 ILA로 전환하여 인돌의 유해한 영향을 완화할 수 있는 잠재력을 강조한다. 이러한 비피더스균의 새로운 기능은 인돌과 그 대사산물이 만성 신장 질환 위험이 높은 사람들에게 잠재적으로 건강에 악영향을 미칠 수 있는 경우 비피더스균이 인간에게 미치는 유익한 효과를 잘 보여준다.

또한 인돌을 트립토판과 ILA로 전환하는 것은 전반적인 장 건강에 대해서도 광범위한 의미를 시사한다. 트립토판은 단백질 합성에 필수적이며 기분 조절과 전반적인 웰빙에 중요한 역할을 하는 신경전달물질인 세로토닌의 전구체 역할을 한다.

면역 조절 특성을 가진 ILA의 생산은 면역 체계를 추가로 지원하여 프로바이오틱스로서 HRB가 지닌 추가적인 건강 잠재력을 시사한다.

한편 연구팀은 이번 연구 결과는 HRB 균종이 인간의 장 내에서 번성하고 인간 숙주와 공생 관계를 유지하는 이유에 대해 귀중한 통찰력을 제공한다고 밝혔다.

뉴스편집 기자  rivalnews01@daum.net

<저작권자 © 라이벌뉴스, 무단 전재 및 재배포 금지>