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이소프레노이드 분자의 생합성을 위한 미생물 세포공장의 설계

전문가 제언: ○ 이소프레노이드 화합물은 23,000가지 이상이 알려져 있는 화학적으로 매우 다양한 물질이다. 이들 화합물 중 대표적인 물질은 콜레스테롤, quinone, 카로티노이드, polyprenyl phosphate와 고무 등으로 기능은 물론 구조에 있어서도 다양성을 보여준다. 특히 polyprenyl phosphate (11개의 isoprene으로 이루어짐)는 원핵세포의 세포벽 합성에 직접 관여한다.

○ C5의 isoprene 단위의 조립으로 유도되는 이들 화합물들은 모든 생물계에서 발견되며 자연생성물 중 가장 큰 그룹이다. 식물성 이소프레노이드 중 C15까지의 휘발성물질은 이들의 방향성 때문에 널리 이용되며 과거부터 전통적인 치료약초로서 그리고 현재는 항균, 항종양성, 약학적인 효과에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.

○ HMG-CoA(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A) 환원효소 경로의 발현 이후 1980년대 후반에 MEP/DOXP(2-C-Methyl-D-Erythritol 4-Phosphate/1-DeOxy-D-Xylulose 5-Phosphate) 경로가 식물의 색소체와 대부분의 박테리아에서 발견되어 이를 계기로 대사공학적인 미생물을 이용한 이소프레노이드의 대량생산을 위한 연구가 시작되었다.

○ 카로티노이드는 자유라디칼의 제거에 효과가 있으며 척추동물의 면역시스템을 증강시키고 더욱이 비타민 A의 전구체이며 노인성 안질환을 예방할 수 있다는 연구결과도 보고되었다. β-카로틴은 폐암의 위험성을 감소시키는 것으로 보고되었으나, 오히려 흡연자에게는 암의 위험성을 높여주는 것으로도 나타났다.

○ 동물은 카로티노이드를 합성할 수 없기 때문에 반드시 음식을 통해 섭취해야만 한다. 현재 합성법과 일부 조류에서 추출하여 생산하고 있으나 최근에 와서 유전체학과 생물정보학의 발달에 힘입어 미생물세포를 이용한 대사공학적인 대량생산 방법이 시도되고 있다. 한약제를 포함한 약초의 이용이 많은 우리나라에서도 이들이 함유하고 있는 방대한 종류의 이소프레노이드의 함유량을 분석하고 분류 종합하여, 영양과 질병에 대한 치료제로서 개발하도록 체계적인 연구가 필요하다.

저자: Klein-Marcuschamer, D; Ajikumar, PK; Stephanopoulos, G; AF Klein-Marcuschamer, Daniel; Ajikumar, Parayil Kumaran; Stephanopoulos, Gregory
자료유형: 학술정보

원문언어: 영어
기업산업분류: 바이오