Erythromycin의 PKS 유전자는 각 Module 마다 두개의 탄소가 늘어나 14개의 탄소로 이루어진 6-dEB macrolide를 생합성하는데, 각 module은 loading, end, KR, DH, ER domain으로 구성되어 있으며, cassette의 순서를 조절함으로써 growing chain의 이동이 가능하다.
<p>각 Module을 거칠 때마다 두개의 탄소가 늘어나며, 최종적으로 14개의 탄소로 이루어진 복잡한 macrolide인 6- \( \mathrm { dEB } \) 가 생합성 된다 (Fig. 8). eryA에 있는 도든 module에는 축합과정에 참여하는 ketosynthase \( ( \mathrm { KS } ) \), AT와 ACP에 해당하는 domain이 포함되어 있고, \( \beta \)-carbon을 변형시키는 기능을 가진 domain [KR, dehydratase \( ( \mathrm { DH } ) \), enoylre-ductase (ER)]은 각 module에 따라 달리 분포되어 있다. 각 module을 살펴보면 DEBS1 앞 부분에 starter unit인 prop-ionate에 해당하는 AT와 ACP domain으로 구성된 loading module이 있고, DEBS3 끝 부분에는 chain extension의 종말을 나타내는 TE domain으로 구성된 end module이 있다. 그리고 module3에는 KR domain이 없어 nonfunc-tional로 생각되며 DEBS3의 끝 module은 thioesterase 활성에 의해 polyketide chain의 lactonization을 촉진시키고 그 결과 효소로부터 macrolide를 release 시키는 기능을 가지고 있다. module4 에서는 methylene group을 형성하는데 필요한 한 set의 환원 domain을 완벽하게 가지고 있다. 따라서 module 4 와 erythromycin PKS의 다른 module 사이의 차이점이 AT와 \( \mathrm { KR } \) domain 사이의 다른 \( \mathrm { DH } , \mathrm { ER } \) 그리고 \( \mathrm { KR } \) 의 존재여부에 따라 기능이 달라지는데 있다는 것을 알 수 있다. 위의 생합성 과정은 유전자의 특정 domain을 무력화 (gene disruption)하여 각 domain의 기능을 확인하였고, 뿐만 아니라 유전자 기능의 무력화를 이용하여 구조를 변형시킬 수 있음을 보여주고 있다. 이것은 변형된 구조가 다음 단계의 효소에 의해 인식되어야 하는 전제 조건이 있지만 대부분의 PKS는 기질에 대한 특이성이 떨어지기 때문에 이 방법을 이용한 polyketide의 구조변형은 많이 이용되고 있다 (Fig. 9).</p> <h2>4) Module polyketide 유전자의 Reprograming</h2> <p>Erythromycin의 PKS 유전자는 chain extension이 각 module에 의해 합성되고 있음을 볼 수 있고, 촉매하는 각각의 protein을 "cassette"로 불리워질 수 있다. 또한 이런 구성으로 미루어 볼 때 cassette의 순서를 조절함으로써 한 cassette로부터 다른 cassette로의 growing chain의 이동이 가능하다는 것을 알 수 있다.</p> <ol type = 1 start=1><li>Module 숫자의 조절을 통한 polyketide 구조변형</li> <p>Module 숫자의 조절을 통해서 생성된 polyketide의 구조를 분석함으로써 complex polyketide가 module type의 다기능효소에 의해 순차적이고 연속적인 반응기작에 의해 합성됨을 입증할 수 있다. DEBS를 생산하는데 관여하는 다기능 효소중, module1과 module2를 포함하는 DEBS1과 DEBS3의 thioesterase (TE)를 재조합하여 triketide를 합성하여, 예상된 반응기작에 의해 생합성이 이루어 진다는 것이 증명되었다. Module3에 TE를 hybrid 시킨 효소와 DEBS1을 생산하는 유전자를 S. colicolor \( \mathrm { CH } 999 \) 에 형질전환시킬 경우 tetraketide가 생산되며 (Fig. 10), module5 와 module 6를 hybrid 시킨 효소와 DEBS1 그리고 DEBS2 유전자의 형질전환체로부터 6-dEB의 ring 크기가 줄어든 화합물이 생산된다는 것을 보여줌으로써 \( \mathrm { TE } \) 가 인식할 수 있는 기질이 다양하다는 것과 module 숫자 조절을 통해 macrolide polyketide의 크기를 조절할 수 있다는 것을 증명하였다 (Fig. 10). 뿐만 아니라 DEBS1 + TE hybrid 유전자를 이용한 경우 in vitro에서 출발물질인 propionyl CoA대신 acetyl CoA, butylyl \( \mathrm { CoA } \) 또는 2-methyl-3-hydroxybutyl \( \mathrm { N } \)-acetylcysteamine thioester가 전구체로서 인식되며, 조효소인 \( \mathrm { NADPH } \) 를 첨가하지 않으면 6-ethyl-2-hydroxy-3,5-dimethyl-2H-pyran-2-one이 생산</p>