미생물을 이용한 생리활성물질 생산에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데, 포도당과 같은 단순한 탄소원을 통한 플라보노이드의 생합성 연구가 이루어지고 있다. 복잡한 생합성 경로와 미생물에서의 cofactor 공급이 필요한 점이 도전과제로 남아있다. 이를 극복하기 위해 대사공학법을 도입하여 다양한 물질의 합성 연구가 진행 중이다.
<p>미생물을 이용한 생리활성물질의 생산은 많은 연구자들의 관심을 받고 있다. 현재 간단한 탄소원인 포도당으로부터 플라보노이드를 생합성 위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 하지만, 단순당으로부터 생리활성물질들을 생합성 하기 위해서는 복잡한 생합성 경로를 도입해야 하고, 이차대사산물 합성에 공급되는 cofactor와 같은 물질들을 미생물로부터 공급을 받아야 한다. 다른 말로 미생물 자체의 생합성과 생리활성물질생산 경로에 동시에 사용되기 때문에 각 단계의 cofactor를 원활하게 공급할 수 없는 문제점을 가지고 있어 생합성양의 증가에 많은 영항을 미친다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 대사공학법 등이 도입되어 다양한 물질을 전합성 하는 연구가 진행되고 있다. 하지만, 단순당으로부터 전합성의 경우 복잡한 생합성경로 때문에 생리활성물질의 생산성을 증대시키는 데는 한계점을 보이고 있다. 이러한 단점을 극복할 수 있는 방법으로 값이 싼 물질을 기질로 사용하여 한 두 가지 효소를 미생물에 도입하여 생리활성물질을 생산 생물전환이다. 간 보호, 항균, 항증식성, 항염 등의 생리활성을 보이는 isokaempferide를 비교적 값이 싼 물질인 naringenin을 이용하여 생물전환을 실시하였다. 이에 부가적으로 메칠 donor인 SAM의 생합성 증대를 위한 대사조절과 배양방법을 최적화를 시도하였다. 그 결과 배양 후 24시간에 약 \( 87 \mathrm { mg } / \mathrm { L } \)의 isokaempferide를 생산할 수 있었으며 이것은 이전의 isokaempferide 생산 연구 \( (22.6 \mathrm { mg } / \mathrm { L } ) \)에 비해 약 3.85배 증가된 생산성을 보였다. 향 후 연구에서 생산성을 반응에 들어가는 다른 \( \alpha \)-ketoglutaric acid와 같은 cofactor와 생물반응기를 이용한 생산성 증가에 대한 연구가 수행되어야 할 것이지만, 이상의 결과로 보아 본 연구에서 최적화한 isokaemperide 생산 방법은 기존의 식물에서의 추출방법을 보완해 줄 수 있을 것으로 보인다.</p> <h1>초 록</h1> <p>Flavonoid인 isokaempferide는 간 보호, 항균, 항증식성, 항염 등 다양한 생리활성을 가지는 것을 보고 되고 있으며 Amburana cearensis와 Cirsium rivulare (Jacq.)과 같은 식물에서 추출하여 사용한다. 생물전환은 비교적 값이 싼 물질로부터 고부가가치 물질을 얻기 위한 방법으로 유용물질의 식물추출법을 대체할 수 있는 방법이다. Naringenin으로부터 isokaempferide를 생합성 하기 위해 대장균에 포플러에서 분리한 PFLS와 벼에서 분리한 ROMT-9 유전자를 도입하였다. 이 균주를 이용하여 naringenin으로부터 isokaempferide의 생합성 수율 \( (9.8 \mathrm { mg } / \mathrm { L } ) \)은 낮았다. Isokaempferide의 생합성 수율을 높이기 위해 S-adenosyl-methionine (SAM) 생합성 경로의 transcriptional regulator인 MetJ를 제거함으로써 methyl donor로 사용되는 SAM을 증가시켰다. SAM생합성 대사를 조절한 대장균을 이용하여 생불전환 균주의 최적 세포밀도 및 최적의 기질공급 농도를 결정하였다. 최적화된 조건을 이용하여 isokaempferide의 생합성은 \( 87 \mathrm { mg } / \mathrm { L } \)까지 증가하였다.</p>