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인삼 사포닌(ginsenoside) 생합성의 이해

전문가 제언: ○ 인삼은 항암, 항당뇨, 면역기능 증진 등 다양한 약리효능을 가지고 있다. 주요 약효성분은 ginsenoside(GIN)로 명명되는 triterpene saponin이며 비당부(aglycone)의 골격에 따라 4환상의 담마란 계(dammarane- type)와 5환상의 올레아난 계(oleanane-type)로 대별된다. GIN의 대부분은 담마란 계 사포닌이다. 본 리뷰는 GIN 생산성 향상 연구의 일환으로 GIN 생합성 관련효소/유전자 연구의 진전에 대해 소개하고 있다.

○ GIN의 생합성 단계는 mevalonate(MVA) 경로와 methylthritol phosp- hate(MEP) 경로를 거쳐 생성된 isopentenyl disphosphate와 dimetyl allyl diphosphate로부터 생성된 중간체인 sequalene을 경유하여 2,3- oxidosequalene(OS)가 합성된다. 그 후 OS로부터 3단계 반응 즉, 고리화(cyclization), 수산화, 당화 반응에 의해 GIN이 생성된다.

– GIN의 생합성에 관여하는 효소로는 OS로부터 올레아난 계 GIN의 생성에 관여하는 β-amyrin synthase(βAS)와 glycosyltransferase(GT), 담마란 계 GIN의 생성에 관여하는 dammarenediol synthase(DS), cytoch rome p450 등이 밝혀지고 있다.

○ 현재 GIN 생합성 경로에서 sequalene synthase(SS)를 비롯하여, 특히 dammarane 골격형성에 관여하는 DS가 가장 중요한 효소로 강조되고 있다. 특히 인삼으로부터 분리된 SS효소의 PgSS1 유전자의 과량 발현이 SS 효소활성을 증대시켜 GIN의 함량을 증가시킨다는 것이 실험적으로 확인되었다. 그러나 인삼의 GIN 생합성에서 담마란 트리테르펜 골격형성에 중요한 역할을 하는 DS를 비롯한 oxidosqualene cyclases (OSCs)의 완전한 cDNA 클로닝은 이루어지지 않았다.

○ 더욱이 지난 10여 년간 인삼의 GIN 생합성 연구에 많은 진전이 있었으나 아직 실용적인 GIN 생산성 제고에는 기여하지 못하고 있다. 앞으로 유전공학적/대사공학적 기법을 이용한 GIN의 생합성 기전의 해명이 더욱 요망된다. 나아가 GIN 생합성에 관여하는 유용한 유전자의 클로닝과 이들 유전자 발현의 극대화를 위한 생산 환경조건의 구명 등 GIN 생산성 향상을 위한 보다 많은 연구발전이 기대된다.

저자: Y.Liang, S.Zhao
자료유형: 학술정보