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식물 폴리케타이드 합성효소에 의한 분자 다양성의 창출

전문가 제언: ○ 의약자원으로 중요한 천연물의 기본골격을 형성하는 2차 대사효소에는 활성부위의 미묘한 구조적 차이로 기질의 특이성과 반응양식을 크게 변화시켜 준다. 이것이 천연물의 분자다양성을 창출하는 중요한 요인이 된다. 2차 대사효소가 식물 III형 폴리케타이드 합성효소이며 서로 높은 배열 상동성을 나타내는 칼콘 합성효소 초군을 구성한다. 칼콘 합성효소가 나타내는 광범위한 기질특이성과 촉매능력을 활용함으로서 새로운 의약품 개발에 유용한 물질 생산계를 형성할 수 있다.

○ 식물에 보편적으로 존재하는 플라보노이드의 골격을 구성하는 칼콘 합성효소는 이제까지 가장 잘 연구가 진행되어 있는 III형 폴리케타이드 합성효소이다. 1분자의 쿠마로일 CoA을 개시기질로 해서 3분자의 말론일 CoA를 축합한 후 Claisen 축합에 의해 고리 eke힘으로 새로운 방향족고리를 형성한다. 포도나 땅콩 등의 제한된 식물에 분포하는 스틸벤 합성효소에서는 공통의 테트라케타이드 중간체에서 탈탄산을 수반한 알돌축합이 진행된다.

○ 저자들은 약용식물인 알로에로부터의 복제에 성공하여 펜타케타이드 크로몬 합성효소 및 옥타케타이드 합성효소를 얻었다. 이들은 서로 다소 다른 배열을 나타내는 새로운 III형 폴리케타이드 합성효소이다. 이 두 가지 효소는 식물에 보편적으로 존재하는 칼콘 합성효소와는 아미노산 수준에서 60% 정도의 배열 상동성을 나타내지만 쿠마론일 CoA를 개시기질로 하지 않고 대신에 5분자 혹은 8분자의 말론일 CoA를 축합해서 각각 펜타케타이드 혹은 옥타케타이드를 생성한다.

○ 펜타케타이드를 생성하는 야생형 효소와 옥타케타이드를 생성하는 변이형효소에 대해 X선 결정구조 해석에 성공하였다. 이 두 효소는 단백질 전체에서는 거의 동일한 접힘을 공유한다는 사실과 활성중심을 구성하는 대부분의 잔기를 유사하다는 사실이 분명해졌다. 활성중심 공동의 크기와 형상의 차이가 효소반응의 기질특이성 및 생성물특이성을 결정한다. 변이형효소는 III형 폴리케타이드 합성효소보다 발전된 형태의 촉매능력을 가질 가능성을 나타내 준다.

저자: Ikuro Abe
자료유형: 학술정보