본문내용
1. 세균과 항생제
1.1. 항생제의 작용 원리
1.1.1. 세포벽 합성 억제
항생제는 세균의 세포벽 합성을 억제함으로써 항균작용을 나타낸다. 세균의 세포벽은 삼투압에 의한 세포의 파괴를 방지하고 세포의 형태를 유지하는 데 필수적인 구조이다. 세균의 세포벽은 펩티도글리칸이라는 거대분자로 구성되어 있는데, 이는 N-아세틸 글루코사민과 N-아세틸 뮤라민산이 교대로 배열되며 펩타이드 사슬이 가로질러 이어져 있는 구조이다.
항생제 중 베타락탐계 항생제인 페니실린과 세팔로스포린은 이러한 세균 세포벽 합성을 억제하는 대표적인 약물이다. 이들 항생제는 세균 세포벽 합성에 필수적인 효소인 펩티도글리칸 합성 효소(DD-transpeptidase)에 결합하여 그 작용을 억제한다. 펩티도글리칸 합성 효소는 세포벽의 펩타이드 사슬을 가교하는 역할을 하는데, 이 효소의 활성이 억제되면 세포벽 합성이 저해되어 세균이 삼투압에 견디지 못하고 결국 용해되어 죽게 된다.
이처럼 세포벽 합성 억제는 대부분의 항생제가 공통적으로 가지고 있는 작용 기전이다. 다만 각 계열의 항생제마다 작용 부위나 작용 방식이 조금씩 다르다. 예를 들어 페니실린은 펩티도글리칸 합성 효소에 결합하여 그 활성을 저해하는 반면, 글리코펩타이드계 항생제인 반코마이신은 펩티도글리칸 전구체에 결합하여 효소의 작용을 방해한다.
세균이 항생제 내성을 획득하는 대표적인 기전 중 하나는 펩티도글리칸 합성 효소의 변이를 통한 것이다. 세균은 항생제의 지속적인 선택압에 의해 펩티도글리칸 합성 효소 유전자에 변이가 생겨 효소의 구조와 기능이 변화하게 된다. 이렇게 변이된 효소는 항생제와의 결합이 방해받아 항생제의 작용을 회피할 수 있게 된다.
따라서 세균의 세포벽 합성 억제는 대표적인 항생제의 작용 기전이며, 이를 타깃으로 하는 항생제 내성 기전도 중요하게 다루어져야 한다고 할 수 있다.
1.1.2. 세포막 기능 억제
세포막 기능 억제는 항생제가 세균의 세포막 투과성을 변화시켜 세균을 사멸시키는 작용 원리이다. 항생제 중 아미노글리코사이드계 항생제는 세포막에 결합하여 세포막의 구조와 기능을 변화시킨다. 이로 인해 세포막의 통과성이 증가하여 필수적인 물질의 유출과 유해물질의 유입이 일어나면서 세균이 사멸하게 된다. 또한 세포막의 손상은 세포 내부의 삼투압 균형을 깨뜨리게 되어 세균 세포가 파괴되는 결과를 초래한다. 이처럼 세포막 기능 억제는 세균의 사멸을 유발하는 항생제의 주요 작용 기전 중 하나이다.""
1.1.3. 단백질 합성 억제
단백질 합성 억제는 항생제의 대표적인 작용 기전 중 하나이다. 항생제는 세균의 단백질 합성을 억제하여 세균의 증식을 저해한다.
항생제는 세균의 단백질 합성에 관여하는 리보솜의 기능을 방해한다. 대표적인 것이 아미노글리코사이드계 항생제로, 이들은 30S 리보솜 소단위체에 결합하여 mRNA의 독성 번역을 방해한다. 이로 인해 비정상적인 단백질이 합성되어 세포가 사멸하게 된다.
또한 클로람페니콜과 테트라사이클린 계열의 항생제는 50S 리보솜 소단위체에 결합하여 펩티드 결합 형성 및 폴리펩타이드 사슬의 신장을 억제한다. 이로 인해 정상적인 단백질 합성이 저해되어 세균이 사멸하게 된다.
이처럼 항생제는 다양한 기전으로 세균의 단백질 합성을 억제함으로써 세균의 증식을 저해한다. 이는 항생제의 주요 작용 기전 중 하나이며, 세균의 단백질 합성 억제는 항생제 내성 대책에도 주목받고 있다.
1.1.4. 핵산 합성 억제
항생제는 핵산 합성을 억제함으로써 세균의 증식을 저해한다. 핵산 합성 억제 기전을 가진 대표적인 항생제로는 퀴놀론계 항생제가 있다. 퀴놀론계 항생제는 DNA 이중나선을 풀어주는 효소인 DNA gyrase와 DNA topoisomerase IV를 억제함으로써 세균의 DNA 복제를 방해한다. 이로 인해 세균의 유전 정보 전달 및 증식이 원활하게 이루어지지 않아 결국 세균이 사멸하게 된다. 또한 리팜핀계 항생제는 RNA 중합효소를 억제하여 세균의 RNA 합성을 차단함으로써 단백질 합성을 저해한다. 이처럼 항생제는 세균의 핵산 합성 과정을 방해하여 세균의 증식을 억제하는 것이다."
1.1.5. 엽산 합성 억제
엽산 합성 억제는 항생제가 세균의 단백질 합성을 방해하는 또 다른 기전 중 하나이다. 엽산은 세균 세포 내에서 핵산 합성의 전구체로 중요한 역할을 하는데, 일부 항생제는 이러한 엽산 합성 과정을 저해함으로써 세균의 증식을 억제한다.
대표적인 예로 설파제 계열 항생제를 들 수 있다. 설파제는 디히드로엽산 합성효소(...
