쓴메밀은 비 생물학적 스트레스 처리 시 IEP에 의해 myo-inositol이 D-chiro-inositol로 전환되고 D-chiro-inositol methyltransferase에 의해 D-pinitol이 생성되는 것으로 추정되며, 스트레스를 처리한 쓴메밀을 통해 제 2형 당뇨병에 탁월한 효과를 나타내는 D-chiro-inositol의 대량생산 체계를 구축하고자 한다.
<h1>고 찰</h1><p>비염생식물인 대두는 비 생물학적 스트레스에 높은 저항성을 보이는 식물로써 식물체내에 많은 생리활성물질을 함유하고 있다. 이중 삼투보호물질의 기능을 하는 D-ononitol과 D-pinitol을 스트레스 상태일 때 생성하고 축적함으로써 환경에 적응하게 된다. 이들은 다량 축적되어도 식물체내에 존재하는 효소의 활성을 저해하지 않으면서 저항성을 증가시키는 유용한 물질들이다. 대두에서 염과 가뭄스트레스를 처리하였을 때 생성되는 물질은 myo-inositol이 빠른 시간에 가장 먼저 증가되고 이후 증가된 myo-inositol이 D-ononitol로 전환되고 다시 생성된 D-ononitol이 D-pintiol로 전환되었지만 D-chiro-inositol은 아주 적은 양이 측정되는 것으로 보고되었다. 이 사실은 가뭄과 염 스트레스 시 myo-inositol methyltransferase (IMT)와 ononitol epimerase (OEP)에 의해 삼투물질인 D-ononitol과 D-pinitol이 생성됨을 확인 할 수 있는 결과이다. 식물에서의 myo-inositol의 생성과정을 보면 glu-cose-6-phosphate가 myo-inositol-1-phosphate synthase (INPS)에 의해서 myo-inositol-1-phosphate로 전환되고 이는 다시 myo-inositol-phosphate phospatase (IMP)에 의해 탈 인산화 되어 myo-inositol이 생성된다. 이때 INPS 유전자의 전사가 비 생물학적 스트레스에 의해 증가되어 INPS가 다량 발현됨으로써 myo-inositol의 합성에 중요한 역할을 한다. 식물이 비 생물학적 스트레스 상태일 때 많은 양의 myo-inositol 합성이 이루어져 식물체내에 축적되어 myo-inositol 대사과정의 기질로써 사용되어진다. myo-Inositol 대사과정과 관련하여 분리 된 IMT 유전자는 염 스트레스에 유도되는 특징을 보이고 있으며 염 스트레스 상황에서 IMT 활성에 의해 ononitol이 축적되어 식물의 저항성이 증가되어 진다는 선행 연구가 보고 된 바 있다. 스트레스 처리 시 쓴메밀에서는 D-ononitol 이 측정되지 않았고 D-pinitol과 D-chiro-inositol이 동반 증가 되는 것으로 확인되었고, 스트레스를 처리하지 않은 쓴메밀의 경우는 cyclitols의 함량 변화가 거의 없는 것으로 확인되었다. 이 사실로 미루어 스트레스 하에서 myo-inositol epimerase (IEP) 유전자의 전사가 유도되어 D-chiro-inositol의 양이 증가하는 것으로 사료되는 바이다. 쓴메밀의 경우 myo-inositol feeding 실험에서 비 생물학적 스트레스를 처리하지 않고 단순히 myo-inositol만을 첨가 시켰을 때 시간이 지남에 따라 쓴메밀에서의 myo-inositol 함량이 증가되었고 D-pinitol과 D-chiro-inositol의 양이 동반 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 이 경우도 ononitol은 매우 적은 양이 측정되었고 증가되지 않는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 myo-in-ositol을 외부에서 공급해주어 식물체가 다량의 myo-inositol을 흡수하게 되면 IEP의 활성이 증가하든지 혹은 IEP 유전자의 전사가 증가되어 D-chiro-inositol이 함량이 증가된다고 사료하는 바이다.</p><p>이러한 사실을 근거로 스트레스 시 쓴메밀에서는 대두와는 다른 myo-inositol 대사과정이 존재한다고 사료되는 바이다. 또한 D-chiro-inositol의 전구물질로 알려진 D-pinitol과 ononitol이 쓴메밀 종자에서는 자연적으로 합성이 안 된다는 보고가 있었고 쓴메밀의 explant를 이용한 feeding 실험에서 D-pinitol을 첨가한 경우 D-chiro-inositol이 증가하지 않는 것으로 확인되었다. 이러한 결과와 본 실험 결과로 미루어 쓴메밀에서는 비 생물학적 스트레스 처리 시 IEP에 의해 myo-inositol이 D-chiro-inositol로 전환되고 D-chiro-inositol methyltransferase에 의해 D-pinitol이 생성되는 것으로 추정하는 바이다.</p><p>현재 스트레스를 처리한 쓴메밀에서 myo-inositol epimerase을 분리하고 이를 coding하는 유전자를 분리한 후 이 유전자를 대장균이나 효모에서 대량 발현하여 bioconversion을 이용하여 myo-inositol에서 제 2형 당뇨병에 탁월한 효과를 나타내는 D-chiro-inositol의 대량생산 체계를 구축 중에 있다.</p>