인삼에 함유된 진세노사이드, 페놀성 성분, 폴리아세틸렌 성분, 알칼로이드 성분, 다당체 등은 항암, 항산화, 지질과산화 억제 효과를 가지며 특히 인삼의 뿌리는 면역체계의 조절, 항스트레스 작용, 항암작용, 항당뇨작용 등과 같은 약리효과가 있고 본 논문에서는 생물공학의 기반기술인 조직배양 및 형질전환 기술을 이용하여 인삼으로부터 유용성분을 대량생산하기 위해 최근의 대사조절공학 연구결과들을 바탕으로 인삼의 대사조절 공학의 방향을 제시하고 있다.
<h1>서 론</h1><p>인삼 (Panax ginseng C.A. Meyer)은 두릅나무과 (Araliaceae)에 속하는 다년생 초본 식물이며, 동양의학에서 대표적으로 다루어지는 약재들 가운데 가장 널리 이용되고 있다. 특히, 인삼의 뿌리는 면역체계의 조절, 항스트레스 작용, 항암작용, 항당뇨작용 등과 같은 약리효과가 있는 것으로 현대의학을 통해서 밝혀졌다 (Vogler et al. 1999; Shibata 2001; Yun 2001; Dey et al. 2003; Kiefer and Pantuso 2003). 또한 이러한 약리효과를 가진 인삼은 한국, 중국, 대만, 홍콩 및 일본을 포함한 아시아 지역뿐 만 아니라 최근에는 인간의 삶의 질 (Quality of life, QOL)을 높이는 효과가 있다고 알려져 유럽 및 북아메리카 (미국, 캐나다) 지역에서도 다양한 형태의 건강보조식품으로 판매되고 있다(Ellis and Reddy 2002; Coleman et al. 2003).</p><p>인삼의 대표적 약리효과는 triterpenoid계 화합물인 진세노사이드 (ginsenoside)에 의해서 나타나는 것으로 알려지고 있으며, 지금까지 약 30 종류의 다양한 진세노사이드가 인삼 및 인삼 가공품으로부터 분리되었다 (Shibata 2001). 다양한 스펙트럼을 가진 진세노사이드는 각기 다른 화학적 구조를 가지고 있으며, 임상실험을 통하여 각각의 진세노사이드는 각기 다른 약리효과를 나타내는 것으로 알려졌다(Shibata 2001; Kiefer and Pantuso 2003). 인삼의 주요 생리활성 성분으로는 진세노사이드 이외에도 페놀성 성분, 폴리아세틸렌 성분, 알칼로이드 성분, 다당체 등이 알려져 있으며(Park et al. 2003), 이들은 항암, 항산화, 지질과산화 억제 등의 생리활성을 갖는 것으로 알려져 있다(Hwang et al. 1996; Choi et al. 2003; Han et al. 1985; Lim et al. 2005). 이러한 인삼의 약리학적인 연구결과들은 인삼 사포닌 성분인 진세노사이드에 대한 관심을 증대시켰으며, 그들의 대량생산에 대한 필요성이 대두되었다. 그러나 일반적 경작방법을 통하여 인삼의 유용물질을 대량생산하는 것은 4-6년의 오랜 재배기간, 차광재배에 의한 병충해 방제의 어려움, 윤작재배 등과 같은 문제점을 포함하고 있기 때문에 새로운 대체생산방법에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다. 또한, 야생유전자원 인산삼의 무분별한 채취로 인해 유전자원 (germplasm)을 이미 잃어버린 상태에 있는 인삼의 육종에 있어서도 새로운 대체기술의 개발이 필요하다 (Kwon et al. 2000).</p><p>인삼으로부터 유용성분을 대량생산할 수 있는 대체수단으로써 식물 조직배양 기술은 매력적인 요소들을 가지고 있다. 예를 들면, 재배방법에 비교하여 짧은 기간에 기내배양을 통하여 자식세대를 얻을 수 있어 육종 기간을 앞당길 수 있을 것이며, 체세포배(somatic embryos), 부정근(adventitious root) 및 모상근(hairy root)과 같은 특수화된 조직을 유도하여 대량배양함으로써 특정 성분을 악천후와 병충해 같은 환경적 제약없이 안정적으로 생산할 수 있다(Lee et al. 1995; Choi et al. 1997; Choi et al. 2000; Yoshikawa and Furuya 1987). 또한, 조직배양을 기반으로 한 형질전환 기술(transfomation technolgy)은 다양한 유용 유전자의 도입을 통하여 인삼의 육종뿐만 아니라 대사물질의 함량을 임의로 조절 할 수 있는 대사조절 공학(metabolic engineering)을 가능하게 할 수 있다.<p/><p>최근 인삼의 유용성분 (특히, 인삼 사포닌)에 대한 대사공학을 연구하는 그룹들은 진세노사이드 (ginsenoside)와 파이토스테롤 (phytosterol)의 생합성에 관련된 다양한 유전자를 발굴하였고, 발굴된 유전자들의 특성에 대한 결과를 발표하였다. 그러한 결과들은 발굴된 유전자들의 일부가 인삼의 사포닌과 파이토스테롤의 생산에 상당히 관련되어 있다는 것을 보여주었다(Lee et al. 2004; Tansakul et al. 2006; Han et al. 2006; Han et al. 2009). 본 총설은 인삼으로부터 유용성분을 대량생산하기 위한 생물공학의 기반기술인 조직배양 및 형질전환 기술에 대한 전반적인 발전 내용을 포함하며, 이러한 기반 기술을 이용한 최근의 대사조절공학 연구결과들을 바탕으로 향후 인삼의 대사조절 공학의 방향을 제시하고자 한다.</p>