구강 유산균이 구강 건강은 물론 심혈관 건강 등 다양한 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 특히 같은 종(species)의 유산균이라도 특정 균주(strain)에 따라 그 역할이 확연히 구분된다는 사실도 유전체 분석을 통해 확인됐다.

동국대 생명과학과, 닥스메디 공동 연구팀은 구강 유래 유산균인 리모실락토바실러스 퍼멘텀(Limosilactobacillus fermentum)의 균주별 기능 차이를 규명한 비교 유전체 연구 논문을 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 최근호에 게재했다.

연구팀은 한국인의 구강에서 분리한 두 가지 균주, DM072와 DM075를 정밀 분석했다.

그 결과, 두 균주는 98.2%라는 매우 높은 유전체 유사성을 보였음에도 불구하고, 각각 400~500개의 고유 유전자를 보유하고 있어 생리학적으로 전혀 다른 특성을 나타냈다.

우선 DM072 균주는 과산화수소 생성 효소인 pyruvate oxidase(pox) 유전자를 보유해 충치균(Streptococcus mutans)에 대한 강력한 항균 활성을 나타냈다. 반면, DM075 균주는 pox 유전자는 없지만, 질산염 환원 능력이 다른 균주보다 6배 이상 높았다. 이는 체내에서 질산염이 아질산염을 거쳐 산화질소로 변환되는 경로를 도와 혈관 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

연구팀은 유전자 발현 분석을 통해 DM075 균주가 배양 24시간 후, 질소 동화작용 및 산화스트레스 방어와 관련된 유전자 발현이 각각 1.7배, 2배 증가하는 것도 확인했다. 즉 질산염을 받아들여 처리하고, 그 과정에서 생기는 위험 요소를 방어하는 통합적인 시스템을 갖추고 있다는 의미다.

현재 이 두 균주는 건강기능식품 원료로 개발됐다. 특히 심혈관 건강 관련 기능을 가진 DM075 균주는 현재 별도의 임상시험을 진행하며 상용화에 박차를 가하고 있다.

논문의 제1 저자인 엄제현 박사(사과나무의료재단 의생명연구소)는 “같은 종의 유산균이라도 균주에 따라 보유한 유전자와 대사 경로가 다르므로, 프로바이오틱스 개발 시 종 수준이 아닌 균주 수준의 정밀한 기능 분석이 필수적”이라고 밝혔다.

김혜성 사과나무의료재단 이사장은 “이번 연구는 마이크로바이옴 기반 정밀의학 시대에 균주 특이적 기능 연구가 얼마나 중요한지 보여주는 사례”라며 “앞으로 동물실험과 임상시험을 통해 실제 건강 효과를 더욱 정밀하게 검증할 계획”이라고 전했다.