저온에서 숙성된 묵은지에서 바이러스 저항성이 뛰어난 김치유산균이 발견됐다.
세계김치연구소는 바이러스 유전자 등 외부 침입 유전자에 대한 방어 작용기전을 이같이 규명했다고 10일 밝혔다.
이번에 김치연구소는 전국을 돌며 저온(-2~10°C)에서 6개월 이상 발효시킨 묵은지 시료 34개를 수집해 김치 내 미생물학적 특성을 분석, 묵은지 속 유산균 특성 규명에 나섰다.
이를 통해 수집된 대부분(88% 이상)의 묵은지에서 특정 김치유산균인 ‘페디오코커스 이노피나투스(Pediococcus inopinatus)’가 우점균인 것을 확인됐다.
이어 연구진은 전장 유전체 분석을 통해 페디오코커스 이노피나투스가 매우 잘 발달한 크리스퍼(CRISPR) 시스템을 보유한 사실을 발견했다.
크리스퍼(CRISPR·clustered regularly interspaced short palindromic repeats) 시스템은 세균의 유전체에서 발견되는 독특한 염기서열로 과거 자신에게 침입했던 바이러스의 유전정보를 자신의 유전자 특정 부위에 저장해 향후 유사한 바이러스 침입자가 생기는 경우 그 바이러스를 파괴하는 방어 시스템이다.
특히 이번에 연구진은 묵은지의 우점 균주인 페디오코커스 이노피나투스가 크리스퍼 시스템의 유전자 구성 중 하나인 카스(cas) 유전자 이외에 cas 전사인자인 csa3 유전자를 갖고 있어 외부에서 침입한 바이러스에 대한 적응형 면역방어를 더 강력하고 효과적으로 제공하는 특성도 규명했다.
일반적으로 김치는 저온(-2~10℃)에서 2~3개월 동안 발효 후 섭취하게 된다. 발효과정 동안 김치유산균의 천이가 발생하며 초기(pH>5.2) 및 중간(pH 4.5~5.2) 단계에서는 류코노스톡(Leuconostoc) 속 유산균이 우세하고 후기(pH<4.5) 단계에서는 락토바실러스(Lactobacillus) 속 및 와이셀라(Weissella)가 우점한다.
이번 연구를 통해 CRISPR-Cas 시스템에 의한 적응형 면역방어 시스템의 발달이 김치유산균 천이(유산균 군집이 다른 유산균 군집으로 변화하는 현상)에 영향을 줄 수 있음을 밝혔고 잘 발달된 CRISPR-Cas 시스템을 갖춘 페디오코쿠스 이노피나투스가 장기간 발효되는 묵은지에 우점한다는 사실도 확인했다.
연구 결과는 식품과학기술 분야 국제 학술지 ‘푸드 마이크로바이올로지(Food Microbiology)’ 온라인판에 지난달 게재됐다.(논문명:Pediococcus inopinatus with a well-developed CRISPR-Cas system dominates in long-term fermented kimchi, Mukeunji/교신저자 장해춘 소장, 1저자 문소영·이우제 박사)
세계김치연구소 장해춘 소장은 “이번 연구서 발굴한 페디오코커스 이노피나투스의 크리스퍼 시스템은 다양한 바이러스에 대응할 수 있는 면역 스펙트럼을 갖고 있어 후속 연구를 통해 바이러스에 대한 면역능을 다각도로 검증할 것”이라며 “김치와 김치유산균의 우수한 항바이러스능은 식품뿐만 아니라 의약분야 등에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
