\(\text{BH}_4\)는 고등동물에서 아미노산 수산화, 일산화질소 합성 및 지방산 글리세릴 에테르 산화효소 반응에 중요한 보조인자로 알려져 있으며, 인체에서 \(\text{BH}_4\) 생합성 이상은 비정형성 페닐케톤뇨증과 각종 신경성 질환을 일으킨다. \(\text{BH}_4\) 생합성 과정 중 우회경로의 전구체 물질인 세피아프테린은 \(\text{BH}_4\)보다 안정적이며 세포 내에서 \(\text{BH}_4\)의 수준에 영향을 주지 않으므로 BH4를 대체할 수 있는 물질로 제안되었다. 본 연구에서는 세포 내 GPT 농도 증가로 세피아프테린의 생산성을 높이고자 한다.
<h1>서 론</h1> <p>\( \mathrm { BH } _ { 4 } \)(tetrahydrobiopterin)는 고등동물에서 방향성 아미노산 수산화 반응, 일산화질소 합성과 지방산 글리세릴 에테르 산화효소 반응 등에서 중요한 보조인자로 알려져 있다. 인체에서 \( \mathrm { BH } _ { 4 } \) 생합성의 이상은 비정형성 페닐케톤뇨증을 야기하며, 알츠하이머, 파킨슨, 자폐증, 우울증과 같은 신경성 질환을 일으킨다. 세피아프테린(sepiapterin)은 \( \mathrm { BH } _ { 4 } \) 생합성 과정 중 우회경로(salvage pathway)의 전구체 물질로 \( \mathrm { BH } _ { 4 } \)보다 안정적이며 세포 내에서 \( \mathrm { BH } _ { 4 } \)의 수준에 영향을 주지 않으므로 \( \mathrm { BH } _ { 4 } \)를 대체할 수 있는 물질로 제안되었다. 또한, 세피아프테린은 난소암 세포의 성장을 억제하고, 신장 대동맥이 폐쇄되어 급성신부전증이 유발된 실험용 쥐 모델에서 신장의 손상을 방지하는 것으로 보고되었다.</p> <p>세피아프테린의 생합성 경로는 guanosine 5'-triphosphate(GTP)로부터 시작되며, GTP-cyclohydrolase 1(GCH1, EC 3.5.4.16)에 의해 dihydroneopterin triphosphate \( \left ( \mathrm { NH } _ { 2 } \mathrm { TP } \right ) \)가 생산된다. \( \mathrm { NH } _ { 2 } \mathrm { TP } \)는 6-pyruvoyl-tetrahydropterin synthase(PTPS, EC 4.2.3.12)에 의하여 6-pyruvoyl-tetrahydrobiopterin \( \left (6 \mathrm { PPH } _ { 4 } \right ) \)로 변화하고 6-lactoyl-tetrahydropterin \( \left ( \mathrm { LPH } _ { 4 } \right ) \)을 거쳐 세피아프테린이 생산된다(Fig. 1). 대장균은 세피아프테린을 생산하지 못하는 것으로 알려져 있으나, 최근 세피아프테린의 합성에 필수적인 gch1과 ptps 유전자를 도입한 대장균에서 세피아프테린의 생산이 보고되었으며, 본 연구진은 재조합 대장균에서 gch1과 ptps 유전자의 발현 조건을 최적화함으로써 세피아프테린의 생산성을 향상시킨 연구결과를 보고하였다. GTP는 guanosine-5'-monophosphate(GMP), guanosine 5'-diphosphate(GDP)와 함께 세포의 성장과 DNA 및 RNA 합성에 필수적인 성분이며, GMP는 inosine-5'-monophosphate(IMP) dehydrogenase(GuaB)와 GMP synthetase(GuaA)에 의하여 IMP로부터 생성되며, 생성된 GMP는 GMP kinase(GMK)에 의하여 GDP로 인산화된다. GDP는 nucleoside diphosphate kinase(NDK)에 의하여 GTP로 인산화된다.</p> <p>본 연구에서는 GTP 생합성과 관련된 유전자인 gmk, ndk, guaA 및 guaB를 세피아프테린을 생산할 수 있는 재조합 대장균에서 동시 발현하여 세포 내 GTP 농도를 증가시켜 세피아프테린의 생산성을 증가시키고자 하였다.</p>