초록 ▼

$\bullet$ 미생물 이차대사산물과 cytochrome P450s와의 관계
스트렙토마이시스계(Streptomyces) 및 액티노마이시스계(Actinomycetes) 미생물은 그램양성 토양 미생물로써, 다양한 종류의 이차대사산물을 생합성하기 때문에 많은 종류의 항생물질을 얻는 자원이 되어왔고 현재도 신약 개발을 위한 후보물질의 발굴에 중점적으로 이용된다. 지금까지 약 12,000 종류의 항생제가 보고되었으며 약 70%정도가 방선균에서 생산되며 최근 20년간 보고되어진 항암제의 경우는 80%이상이 방선균의

$\bullet$ 미생물 이차대사산물과 cytochrome P450s와의 관계
스트렙토마이시스계(Streptomyces) 및 액티노마이시스계(Actinomycetes) 미생물은 그램양성 토양 미생물로써, 다양한 종류의 이차대사산물을 생합성하기 때문에 많은 종류의 항생물질을 얻는 자원이 되어왔고 현재도 신약 개발을 위한 후보물질의 발굴에 중점적으로 이용된다. 지금까지 약 12,000 종류의 항생제가 보고되었으며 약 70%정도가 방선균에서 생산되며 최근 20년간 보고되어진 항암제의 경우는 80%이상이 방선균의 이차대사산물이다. 이차대사산물의 생합성에서 특히 환원 및 산화에 관여하여 이차대사산물의 합성 및 post-modification에 작용하는 많은 cytochrome P450 monooxygenase 효소들은 기존의 functionalized된 이차대사산물에서 증명되고 있다 (box로 표시된 부분이 검증된 반응 site) (그림 1, Podust et al, 2004). 또한 미생물 중에 특히 Streptomyces 내의 P450가 생리활성 물질과 항생물질의 합성에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀지지 시작하였으며, 미생물 내의 효소를 이용한 hydroxylation이 예전부터 이용되어 왔지만 hydroxylation 본체가 P450인 것은 근래에 와서 밝혀지고 있다. 미생물의 cytochrome P450 계열의 효소가 이차대 사산물의 생성에 중요한 역할을 하고 유용성이 높지만, 이의 구조 및 특성의 연구가 거의 이뤄지지 않고 있으며 생화학적인 규명도 찾아보기 힘든 상황이다.
$\bullet$ 미생물 cytochrome P450s에 의한 Post-PKS modification의 중요성
천연물 중에 polyketide계 화합물의 구조적 다양성은 polyketide synthase (PKS)의 특성뿐 아니라 PKS에 의해 polyketide의 core가 생성된 후에 일어나는 oxidation이나 glycosylation의 생합성 단계에도 기인한다. 이러한 post-PKS modification은 일반적으로 polyketide의 생리활성 (biological activity)에 필수적이거나 생리활성을 높이는데 중요한 역할을 한다 (Katz, 1997; Rawlings, 2001; Staunton and Weissman, 2001). Polyketide의 cytochrome P450은 다양한 polyketide 화합물의 위치 특이적 산화반응을 촉진시킨다. 이러한 cytochrome P450 monooxygenase는 일반적으로 polyketide의 생합성 유전자군에 흔히 존재하지만, 각 효소의 기질과 산화 반응의 위치는 polyketide의 종류에 따라 다르며, 매우 한정적인 기질 특이성을 가진다 (Andersen et al, 1993; Lambolt et al, 1995). 이러한 강한 기질 특이성으로 인하여, 위에서 기술한 조합생합성 등의 방법으로 생성되는 많은 수의 변형된 polyketide는 기존의 알려진 P450 monooxygenase들에 의하여 post-PKS hydroxylation이 되지 않기 때문에 새로운 polyketide에 hydroxylation을 통하여 생리활성을 가지게 하거나 높이기 위하여 변형된 polyketide에 작용할 수 있는 새로운 P450 monooxygenase을 찾아내고자 하는 연구가 combinatorial biosynthesis의 발전과 더불어 절실히 요구되고 있는 실정이다.

목차 Contents

• 결과보고서 ... 1
• 차 례 ... 2
• Ⅰ. 연구목적 및 방법 ... 3
• 1. 당초 연구의 목적, 필요성 및 연구목표 ... 3
• (1) 연구의 배경 ... 3
• (2) 연구의 목적 ... 6
• 2. 당초 연구 내용, 범위 및 방법 ... 6
• Ⅱ. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 1. S. peucetius에서 cytochrome P450의 전자 전이 과정에 필요한 유전자 확보 ... 8
• 2. FDX6, CYP166B1 및 FDR1-7의 발현 ... 10
• 3. FDR의 NAD+ 혹은 NADP+에 대한 특이성 실험 ... 11
• 4. CYP166B1에 의한 7-ethoxycoumarin의 dealkylation에 대한 반응성 ... 12
• 5. CYP166B1에 의한 FDX6와 FAD2-7과 반응성 조합 ... 12
• 6. E. coli whole-cell biotransformation 시스템의 디자인 ... 13
• Ⅲ. 연구결과 활용계획 ... 14
• 1. 연구결과 활용계획 ... 14
• 2. 연구성과 ... 15
• Ⅳ. 참고문헌 ... 16