전남대, 지의류 유래 천연물의 생합성 경로 구명

지의류 천연물

[시사토픽뉴스]전남대학교 김원용 응용생물학과 교수팀이 핀란드 헬싱키대학교 연구진, 순천대학교 한국지의류연구센터와 공동으로, 1,000종 이상의 지의류산(lichen acids) 화학 다양성을 결정하는 핵심 생합성 유전자와 그 진화 메커니즘을 최초로 구명했다.

25일 전남대에 따르면 이번 연구는100종의 지의류 유전체에 대한 대규모 유전체 마이닝과 이종발현 실험을 통해, 지의류 특유의depside 및depsidone 계열 화합물의 생합성 경로를 분자 수준에서 실증한 최초 사례로 평가된다.

지의류산은 항균, 항암, 항산화 등 다양한 생리활성을 지닌 천연물로, 신약 개발 및 천연 농약 소재로 주목받고 있다.

연구결과는 식물학 분야에서 오랜 전통을 자랑하고 상위5% 저명 국제학술지인New Phytologist(피인용지수 8.2, 1902년 창간) 최신호에 게재됐다.

공동연구팀은100종 지의류 유전체에서2,000여개의 폴리케타이드 생합성 효소(PKS) 유전자를 발굴하고, 이 중 지의류산 생합성에 핵심적인 pks1과 pks23유전자가 진화적으로 매우 가까운 관계(paralogous)이면서도, 지의류 내 서로 다른 조직(수층vs 피층)에서 각기 다른 화합물을 생산하도록 분화됐음을 밝혔다.

특히 연구팀은 이종발현 시스템을 활용해 pks1유전자가 depside 전구체를 합성하고, Dsd3(cytochrome P450)과Dsd6(FAD 산화효소)이virensic acid라는 depsidone을 생성함을 실험적으로 입증했다.

이번 연구에는▲전남대학교 김원용 교수(공동1저자 및 공동교신저자) ▲핀란드 헬싱키대학교Tânia K. Shishido 박사(공동1저자) ▲한국지의류연구센터 허재선 교수(공동교신저자) ▲숙명대학교 강교빈 교수 ▲고려대학교 박현 교수 ▲순천대학교 하형호, 김항건 교수▲네덜란드Westerdijk 연구소Jérôme Collemare 박사 등이 공동저자로 참여했다.

연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단의 ‘세종과학펠로쉽사업’과 ‘기초연구실지원사업’의 지원으로 수행됐다.

김원용 응용생물학과 교수는"이번 연구를 통해 지의류가 어떻게 다양한 천연물을 만들도록 진화해왔는지 유전자 수준에서 명확히 밝혔다"며"향후 지의류 유래 항생·항암 물질의 대량생산 시스템 구축과 새로운 천연물 기반 농약을 발굴하는데 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.