[한국기술뉴스] 경상국립대학교(GNU·총장 권순기) 항노화 바이오소재 세포공장 지역혁신연구센터(ABC-RLRC, 센터장 김선원)는 매직 민트 식물에서 차세대 항정신병 의약품의 소재로 각광받는 다이터페노이드를 합성하는 효소를 규명하여, 세포공장에서 대량생산할 유전자원을 확보했다고 발표했다.

이번 연구는 지역혁신연구센터와 캐나다 캘거리대학교의 국제 공동협력 연구로 진행되었다. 연구 결과는 효소·촉매 분야 세계 최상급 학술지 ≪에이씨에스 카탈리시스(ACS Catalysis)≫(IF=13.084) 1월호에 게재됐다.

사루비아 디비노럼(Salvia divinorum)은 꿀풀과에 속하는 식물로 항정신병 효과가 큰 다이터페노이드 계열 천연물질인 살비노린, 살비니신을 생산한다. 이 때문에 고대부터 아즈텍 인디언들이 종교의식이나 치료제로 활용하여 ‘매직 민트’라 불린다. 특히 살비노린과 살비니신은 인간의 감정과 통증을 조절하는 특정 오피오이드 수용체에만 선택적으로 결합하는 독특한 구조를 가지고 있어, 차세대 항정신 의약품 소재로 각광받는 천연물질이다. 지금까지 오피오이드 수용체 결합물질로 활용되는 물질은 모르핀이 대표적인데, 살비노린과 살비니신은 앞으로 오피오이드와 관련하여 새로운 시장을 개척할 물질로 평가받는다.

경상국립대 ABC-RLRC 연구팀은 이번 연구를 통해 매직 민트 식물로부터 살비노린과 살비니신 합성의 전구물질인 크로토놀라이드 G(Crotonolide G)를 생산할 수 있는 효소를 세계 최초로 발견하고, 이 효소를 만드는 유전자를 확보하였다. 이 효소는 산화 반응을 통해 퓨란 계열의 고리 구조를 형성하게 하는데, 이 고리 구조를 가지는 수백 개 이상의 다이터페노이드 물질 합성에 실마리를 제공함으로써 앞으로 다양한 생리 활성 바이오소재 연구를 촉진할 것으로 기대된다. 뛰어난 효능에도 불구하고, 그동안 살비노린과 살비니신은 생산량이 너무 적어 학술적인 연구나 산업적인 활용이 어려웠다. 

이에 따라 ABC-RLRC 연구팀은 이번에 확보한 유전자원을 기반으로 세포공장을 개발하여 물질의 대량생산 및 실용화를 촉진할 계획이다. 또한 생산된 물질을 활용하여 다양한 신규 소재를 개발하는 합성생물학적 연구에 활용할 계획이다.

이번 연구를 주도한 ABC-RLRC 권문혁 연구교수는 “이번 연구를 계기로 매직 민트에서 살비노린과 살비니신 합성에 관여하는 모든 효소를 규명하여 세포공장 부품으로 활용할 수 있는 유전자원을 지속적으로 발굴하겠다.”라고 말했다. ABC-RLRC 김선원 센터장은 “세포공장을 구성하는 데 필수적인 유전자원을 확보하고 이를 통해 고부가가치 바이오소재를 생산하는 연구를 지속적으로 수행하겠다.”라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 선도연구센터 사업의 지원을 받아 ABC-RLRC가 주도하여 수행하였다. ABC-RLRC는 항노화 바이오소재를 발굴, 스마트 세포공장을 이용하여 항노화 기능성 소재를 대량 생산하는 기술을 개발하고 지역 기업연계 산업화 기반을 구축하고 있다.