식물유의 지방산은 대부분 식용으로 사용되고, 약 20%가 산업용으로 쓰이고 있다. 필수지방산을 다량 함유하고 있어 성인병 예방 등의 건강증진 효과가 있으며, 주요 유지작물 이 아닌 자트로파, 호호바, 피마자 등의 야생식물에서 생산되는 지방산은 유용한 산업용 유지 또는 산업원료로 사용되고 있다. 바이오디젤로서의 식물유는 경유와 휘발유에 비해 불순물이 적어 오염물질을 횔씬 적게 배출하며, 기술 향상으로 생산비용이 감소하고 정부차원에서 지원하고 있어 바이오디젤 생산을 위해 식물유 생산량 증대를 위한 연구가 계속 이루어지고 있다.
<h1>서 론</h1> <p>식물유는 1분자의 glycerol에 3분자의 지방산이 에스터 결합을이룬 triacylglycerol (TAG)형태로 식물의 종자에 저장되어있다. 세계적으로 주요한 식물유인 코코넛, 옥수수, 면화, 콩, 유채, 올리브, 팜의 종자유는 튀김용, 샐러드용, 제빵제과용, 향신료 등의 식용으로 사용된다. 식물유에 존재하는 지방산들은 대부분 탄소수 18 개의 불포화 지방산으로 인체에서 생합성이 불가능한 필수지방산을 다량 함유하고 있어 성인병 예방 등의 건강증진 효과가 있음이 널리 알려져 있다.</p> <p>식물유의 지방산은 대부분 식용으로 쓰이지만 전체 생산량의 약 \(20 \% \)가 산업용으로도 쓰이고 있으며 장차 석유같은 화석에너지 자원의 고갈이 예상되는 상황과 환경오염과 지구온난화 문제 등의 해결을 위한 친환경 에너지 개발의 측면에서 더욱 널리 쓰일 잠재성을 갖고 있다. 주요 유지작물 이 아닌 자트로파 (Jatropha), 호호바 (Jojoba), 피마자 (Castor bean) 등의 야생식물에서 생산되는 지방산 또는 왁스 성분은 일반 작물 에서는 볼 수 없는 유용한 산업용 유지 또는 산업원료로 사용되고 있으며 그 생산량은 더욱 확대될 것으로 기대되고 있다. 산업용 식 물유는 바이오디젤 등의 연료, 윤활유 혹은 첨가제로 쓰이거나 잉 크, 플라스틱, 비누, 화장품, 페인트, 코팅, 접착제의 산업원료로 사 용된다. 바이오디젤로서의 식물유는 경유와 휘발유에 비해 불순물 이 적어 오염물질을 횔씬 적게 배출한다는 장점이 있지만 생산비 가 석유연료에 비해 비경제적이어서 사용량이 매우 적었다. 그러 나 최근의 기술 향상으로 생산비용이 감소하였고 국제석유가의 상 승으로 인해 가격경쟁력이 생긴데다가 유럽 등 세계 각국과 한국 은 정부차원에서 세제혜택, 최소혼합비율 강제 등으로 지원하고 있어 바이오디젤 생산을 위해 식물유 생산량 증대를 위한 연구가 계속적으로 이루어질 필요가 있다.</p> <p>본 고찰에서는 식물 종자유의 합성기작과 종자유의 산업적 사용을 위한 산업 특이지방산 (unusual fatty acid) 합성에 관여하는 유전자들과 특이지방산을 종자에서 더 많이 합성하기 위한 저장지질 (storage lipid) 대사공학연구의 현황과 앞으로의 전망에 대해 논하 고자 한다.</p> <h2>지방산과 지질 합성 경로</h2> <p>식물의 지방산은 광합성 잎조직 세포의 plastid 막에 존재하는 갈락토지질 (galactolipid)과 그 외 세포막에 존재하는 인지질 (pho-spholipid)과 종자 저장지질인 TAG형태로 glycerol과 에스터 결합하여 존재한다. 지방산은 plastid에서 합성이 시작되고 적당한 크기가 되면 위치할 세포내 소기관으로 이동하게 된다. 식물종자 내의 지방산합성과 저장지질 합성과정은 Figure 1과 같다. 지방산은 plastid에서 지방산중합효소 (fatty acid synthase, FAS)에 의해 탄소수가 16-18개 크기로 합성된다. Acetyl-CoA가 acetyl-CoA carboxylase (ACCase)에 의해 합성된 malonyl-CoA가 acyl carrier protein (ACP)와 결합하여 malonyl-ACP가 되고, 계속적으로 acetyl-CoA에서 탄소 2개를 계속 전달받으면서 FAS에 의해 C16:0-ACP로 길어진다. C16:0-ACP는 fatty acid biosynthesis 1 (FAB1 or 16:0-ACP elongase)에 의해C18: 0-ACP 로 연장되고 이것은 다시 FAB2 (18:0-ACP \( \Delta \)9-desaturase)에 의해 C18:1-ACP가 된다. C16:0-ACP와 C18:0-ACP는 fatty acyl-ACP thioesterase B (FATB)에 의해, C18:1-ACP는 FATA 에 의해 ACP와의 thioester 결합이 떨어져나가면서 세포질로 방출된다. 지방산은 plastid 외부에서는 coenzymeA (CoA)와 결합된 상태인 acyl-CoA로 존재하며 plastid 밖의 지질대사의 기질로 사용된다. ER에 들어간 acyl-CoA는 glycerol 골격에 에스터 결합을 이루며 세포막의 인지질 구성성분이 되고 특히 인지질인 phosphatidyl choline (PC)의sn-2위치에 결합된 C18:1 지방산은 fatty acid desaturase 2(FAD2)에 의해 C8 :2가 되며 이것은FAD3에 의해 C18: 3이 되어 식물유의 가장 큰 특성인 불포화 지방산을 만든다. 종자에서는 종자특이 아실전달효소인 diacylglycerol acyltransferase (DGAT)에 의해 diacylglycerol (DAG)이 TAG로 전환되어 지질체 (Oil body)에 저장된다.</p>