산화환원 상태를 인지할 수 있는 [Fe-S] cluster는 전자전달계에 주로 존재하며 산화스트레스에 관한 연구에 있어 필수적이다.
특히 SoxR은 [2Fe-2S] cluster를 가진 조절자로 산화환원이 용이한 각종 화합물에 의하여 [2Fe-2S] 구조가 산화되어 활성화됨을 밝혔다. 활성화된 SoxR은 target 유전자를 유도하여, 항생제에 대한 내성을 부여한다.
방선균 S. coelicolor 에서는 항생제 내성을 부여하는 SoxR이 항생제의 과량 생산에도 필요함을 밝혀, 내성과 생산성과의 연관성을 연구하는 좋은 시스템이 되고 있다.
호기성 호흡의 결과 자연발생적으로 superoxide가 발생하며, 이를 제거하지 못하면 철과 반응하여 강력한 ROS인 hydroxyl radical을 형성시킨다. Superoxide dismutase(SOD)는 superoxide를 과산화수소와 산소분자로 전환시킨다.
방선균 Streptomyces들은 철을 함유한 SOD(sodF)외에 특이하게도 니켈을 보조인자로 가지는 SOD(SodN)를 가진다.
본 연구실에서는 S. coelicolor에서 nickel uptake regulator인 Nur를 찾아내었고, 이 Nur가 sodN과 sodF 유전자를 반대방향으로 조절한다는 사실, 그리고 그 길항적 조절의 기작에 small regulatory RNA가 관여한다는 사실들을 밝혀내었다.
하나의 전사조절인자에 의해 조절되는 두 개의 target 유전자 중 한 유전자의 3' 말단으로부터 유래한 전사체에 의해 또 다른 하나의 유전자의 발현이 조절되는 새로운 조절기작이 밝혀졌다. 이를 통해 유전자 발현을 조절하는 새로운 방식과 활용가능성의 길을 열었다.
그림 1. Nickel이 인지하는 Nur에 의한 SodF와 SodN의 길항적 조절기작
금속은 생명체 내 단백질 중 약 30% 이상에서 보조인자로 활용되고 있다. 그 중에서도 아연은 주요한 전이금속 중 하나로 아연의 항상성 유지는 정상 생장을 위한 필수조건이다.
방선균도 아연이 부족한 조건에서는 생장이 저해되고, 과한 조건에서는 sporulation과 항생제 생산이 저해된다. 따라서 방선균 세포내의 아연 항상성 조절기작을 연구하고자 아연을 감지하는 조절자인 Zur의 기능과 역할, 하위 유전자에 관해 연구를 진행 중이다.
그림2. ZUR(Zinc uptake regulator)의 구조