부산대학교 약학대학 이복률 교수 연구팀과 일본 산업기술종합연구소 후카츠 박사 연구팀은 콩이나 벼 등의 즙액을 빨아 먹고 사는 톱다리 개미허리 노린재와 그 장에 서식하는 공생균 벅홀데리아의 공생모델 시스템을 통해 세포내 알갱이 형태로 존재하는 미생물 폴리에스테르 PHA가 톱다리 개미허리 노린재의 장에서 벅홀데리아가 생존하는데 필수인자임을 밝혀냈다고 13일 밝혔다.

장내 공생균은 숙주가 얻지 못하는 영양분을 확보하거나, 숙주의 면역력을 높이는 등 긍정적인 영향을 끼칠 수도 있어 공생관계의 분자적 메커니즘에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그러나 공생균은 숙주의 특정세포에서만 살 수 있어 시험관 배양이 어렵고, 무엇보다 무수히 많은 공생균 가운데 배양할 수 있는 종만 분리하는 것도 쉽지 않아 공생관계에 대해 이해하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 실험실에서 독립적으로 배양한 경우와 달리 곤충의 장에 있는 공생균에서는 PHA를 구성하는 단백질(Phasin)이 유독 많이 발견됐다는 점을 주목했다. 실제 PHA를 만들지 못하는 돌연변이 공생균은 영양분이 부족하거나 온도가 높아지는 등 스트레스 환경에 노출되면 잘 생존하지 못했다.

뿐만 아니라 PHA가 없는 돌연변이 공생균에 감염된 곤충은 성장이 느리고 몸집도 작은 것으로 나타나 공생균이 숙주인 곤충의 성장에도 영향을 미치는 것을 확인했다. 

이 교수는 "곤충의 장 공생균이 인간의 장 공생균과 무관하지 않아 인체에 미치는 영향에 대한 기초연구에도 기여할 수 있을 것"이라며"톱다리 개미허리 노린재는 농작물에 피해를 입히는 해충이기도 해 환경친화적인 해충조절방법 개발에도 도움이 될 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 미국립과학원회보(PNAS) 6월 10일자에 게재됐다.