애기 소똥구리

[꽉찬달]

소똥구리 추출물로 화장품을

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■ 이색연구 삼색사업 - 곤충 유래 항생물질 상용화

▲ '애기뿔소똥구리‘에서 추출한 항생물질을 업체에 기술이전해 기능성화장품으로 개발되는 성과를 이뤄낸 농진청 곤충산업과 황재삼 연구관.

농진청 개발 곤충유래 항생물질 ‘코프리신’ 함유

‘코프리신’…
주름·여드름 개선 등 기능성 커
항생제 내성균 방제에도 효과
항암제·식품보존제 등 적용분야 다양

곤충에서 분리한 항생물질인 ‘코프리신’을 이용한 화장품이 개발돼 출시됐다. ‘애기뿔소똥구리’에서 항균물질을 추출하는 기술은 몇 해 전에 농촌진흥청 국립농업과학원 곤충산업과 황재삼(사진) 연구관에 의해 개발됐는데, 이 항생물질이 산업체에 기술 이전돼 최근 기능성화장품으로 나온 것이다. 수년 간 이 연구를 수행해온 황재삼(사진) 연구관의 연구실을 노크해봤다.

-곤충에서 항생물질을 찾게 된 동기는?
중년의 나이면 어릴 적 시골길에서 소똥구리가 경단을 굴리며 가는 장면을 본 기억이 있을 것이다. 소똥경단이 부패하지 않는 것이 의아했을텐데, 이는 소똥구리가 분비하는 강력한 항균물질 때문이다. 이 같은 점에 착안해 연구를 시작한 것이 최근 빛을 보게 된 것이다.
곤충이 면역반응의 하나로 분비하는 생체방어물질(항균펩타이드)은 인간의 질병이나 농작물의 병 방제에 적용 가능성이 높다. 특히 가축의 배설물 속에서 살아가는 애기뿔소똥구리의 경우, 배설물 속의 다양한 미생물 침입에 대해 강력한 생체방어물질을 분비해 살아남을 것이라는 점에 착안해 연구에 착수했다.
특히 최근에는 항생제 남용으로 인해 생겨난 슈퍼박테리아처럼 항생제에 내성을 갖는 균주의 발생이 새로운 항생제 개발 속도를 앞지르고 있어 내성균주에 대한 문제점 해결이 현안으로 대두되고 있는 상황이다.
‘코프리신’ 관련 연구는 지난 2012년 정부연구개발 우수성과에 선정되기도 했으며, 그 동안 피부 친화성 소재, 항암제, 식품보존제 등 다양한 분야에 적용 가능성을 두고 산업화를 추진해왔다.

-소똥구리에서 항생물질인 ‘코프리신’을 추출하는 방법은?
애기뿔소똥구리 유충에 인위적으로 대장균을 주사해 항균성 물질을 분비하도록 유도했고, 차별화 선별법을 이용해 유전자를 선발했다. 이 유전자의 성숙 단백질은 43개의 아미노산으로 구성돼 있는데, 이는 약물을 만드는데 너무 길다는 단점이 있다. 그래서 최대 활성영역을 찾고 아미노산 서열을 치환하며 펩타이드 길이를 단축시켜 9개짜리 아미노산으로 활성을 최적화시킨 유도체 ‘코프리신’을 개발했다.
‘코프리신’은 농작물 가지마름병을 유발하는 슈도모나스균과 인체 유해균인 구강균, 피부포도상균, 여드름 원인균에 대해 강력한 항균활성을 나타낼 뿐만 아니라, 무엇보다 중요한 것은 종래의 항생제에 내성을 유발하는 내성균 방제에도 효과가 있음을 확인한 것이다.
급성 위막성 대장염증 동물실험에서도 코프리신을 처리한 결과 치사율이 현저하게 감소했고, 대장 내 유용 미생물에는 해가 거의 없이 대장염을 일으키는 균에 선별적 항균효과를 나타내기 때문에 소화기 염증 치료제로서 활용가치가 높다고 볼 수 있다.

-‘코프리신’을 이용한 의약품보다 화장품이 먼저 개발돼 출시됐는데….
천연물질을 이용한 의약품 개발은 시간이 많이 걸리고 쉽지 않다. 그래서 먼저 기능성화장품 개발 쪽으로 눈을 돌렸고, 화장품업체인 (주)이지함에 기술을 이전해 지난 12월 마침내 ‘코프리신’이 함유된 화장품이 출시됐다. 이번에 출시된 화장품은 리페어 크림, 에센셜 토닉, 아쿠아마스크 등 총 3종이다.

-이 연구의 기대효과는?
항생제 내성 균주 출현으로 사회적인 문제가 되고 있는 기존 화학합성 항생제의 단점을 보완할 수 있는 연구로서 국가 지식재산권 확보를 통한 관련산업 부가가치 창출에 기여할 것으로 기대된다. 또한 곤충에서 유래된 바이오신약 개발로 곤충산업이 더욱 활성화될 것으로 전망된다.

 송재선 기자 jsssong67@naver.com

애기뿔소똥구리

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분류서식지먹이크기학명멸종위기등급국내분포분포지역

동물계 > 절지동물문 > 곤충강 > 딱정벌레목 > 소똥구리과 > 뿔소똥구리속

소를 방목하는 초지

초식동물의 똥

몸길이 13~19mm

Copris tripartitus

멸종위기 야생생물 2급

강원도 고성군, 경기도 덕적도, 충청남도 가야산, 경상북도 영주시, 경상남도 거제군, 전라남도 진도 등과 거의 전국의 섬 지방

한국의 도서지역, 중국, 일본

요약 딱정벌레목 소똥구리과 뿔소똥구리속에 속하는 곤충. 동그란 공 모양이며 광택이 많이 난다. 몸길이는 13~19mm이다. 수컷은 이마에 상아 모양의 뿔이 있다. 소똥이나 말똥 밑에 굴을 파고 공처럼 생긴 경단을 만들어 알을 낳는다. 소를 키우는 농촌에서 흔히 볼 수 있었지만 사육 방식이 바뀌면서 개체수가 줄고 있다. 한국의 섬 지역, 일본, 중국에 분포한다. 멸종위기 야생생물 2급으로 지정되었다.

애기뿔소똥구리(Copris tripartitus)

ⓒ 한국의 멸종위기종, KORED저작권정책(www.korearedlist.go.kr/redlist/home/guide/policy.jsp) | 저작권자의 허가 없이 사용할 수 없습니다.

딱정벌레목 소똥구리과 뿔소똥구리속에 속하는 곤충. 뿔소똥구리와 유사하게 동그란 공 모양이지만 크기가 훨씬 작고 광택이 많이 난다. 몸길이는 13~19mm이다. 수컷은 이마에 상아 모양의 뿔이 있다. 딱지날개에는 홈이 빗살처럼 여러 개 패어 있다. 앞가슴등판 앞쪽에는 돌기가 뚜렷하게 솟아나 있다. 앞다리 종아리마디 바깥쪽으로 이빨모양의 돌기가 4개 있다.

4월부터 10월 사이에 소를 방목하는 초지에서 관찰된다. 한여름 이전에 주로 활동한다. 소똥이나 말똥 밑에 굴을 파고 공처럼 생긴 경단을 만들어 알을 낳는다. 유충은 어미가 만들어준 경단 안에서 소똥을 먹으면서 성장한다. 경단이 깨져서 유충이 노출되었을 때에는 거의 살아남지 못한다. 성충이나 유충이 주로 초식동물의 배설물을 먹이로 영양분을 섭취 소화하면서, 식물이나 박테리아가 직접 이용할 수 있도록 잔류 유기물을 환원시켜주므로, 자연의 청소부 역할을 수행한다.

애기뿔소똥구리는 신사임당의 그림 <조충도>에서 맨드라미와 함께 똥을 굴리는 모습으로 등장하기도 했다. 소를 키우는 농촌에서 흔히 볼 수 있었지만, 소를 키우는 방식이 변하고, 풀 대신 사료를 먹이면서 급격히 개체수가 줄고 있다. 사료를 먹은 소의 똥은 섬유질이 부족해 성충이나 유충의 먹이로 적합하지 않으며, 소에게 먹인 항생제 성분이 유충의 성장을 방해하기 때문이다.

한국에서는 강원도 고성군, 경기도 덕적도, 충청남도 가야산, 경상북도 영주시, 경상남도 거제군, 전라남도 진도 등과 거의 전국의 섬 지방에서 관찰되는데, 섬 지방에 전통적인 방목 형태의 소 사육이 남아있기 때문으로 보인다. 중국, 일본 등에 분포한다. 환경부에서 2012년 멸종위기 야생생물 2급으로 지정하여 보호하고 있으며 반출금지 품종이다.

히루딘은 거머리의 침샘에서 만들어내는 항응고물질을 말합니다.

모기의 침샘에서 만들어지는 것 역시 히루딘입니다.

다당류인 헤파린과 달리 히루딘은 약 65개의 아미노산으로 결합된 단백질입니다.

히루딘의 물질을 분비함으로써 모기와 거머리는 응고되지 않은 혈액을 흡수할 수 있습니다.

히루딘은 트롬빈(Thrombin)을 억제하여 항응고작용을 합니다.

거머리의 경우 이빨을 이용하여 피부에 접촉한 후 흡혈하게 됩니다.

동시에 히루딘을 분비하는데, 항응고작용의 효과뿐만 아니라 국소마취의 작용도 있어서 흡혈된 숙주(사람)는 이를 알지 못합니다.

한편, 거머리를 의료용으로도 활용을 많이 하고 있습니다.

이 경우에는 반드시 살균처리가 된 '의료용 거머리'를 활용해야 합니다.

거머리의 흡혈 자체는 문제가 되지 않으나, 의료용 거머리가 아닌 경우 입에 오염물질이 있어 감염의 문제가 발생할 수 있기 때문입니다.

더군다나 혈액이 직접 닿는 침습적인 형태로 직접적인 영향을 줄 수 있기 때문에 의료용 거머리가 아니라면 절대로 사용해서는 안됩니다.

거머리가 서식하는 논이나 강에서 거머리의 흡혈을 특히 주의하여야 합니다.

한편, 모기는 입(길고 좁은 대롱)을 이용하여 히루딘을 주입하는데, 거머리와 마찬가지로 흡혈하는 동안 숙주는 알지 못합니다.

차이점은 매우 좁은 입이라 피부에 침투하여 흡혈하고 나면 피부 밖으로 출혈이 발생하지 않습니다.

대신 국소적으로 부풀어오르게 되는데, 이는 모기의 입에 있는 히루딘을 포함한 알러지 물질이 피부 내로 주입되어 히스타민을 방출하게 됩니다.

따라서 가려움이 발생합니다. 한편, 모기의 입에 붙은 균이나 바이러스는 질병을 옮기는 역할도 합니다.

균은 말라리아, 바이러스는 일본뇌염이 대표적이죠.