서울--(뉴스와이어)--건국대학교는 KU융합과학기술원 오덕근 교수(융합생명공학과) 연구팀이 홍화유(safflower oil)를 사용해 효율적이고 친환경적인 항진균제로 사용되는 옥시리핀(oxylipin, 산화지방)의 생합성공정을 개발했다고 23일 밝혔다.

연구진은 옥시리핀 중 항진균제 및 백신보조제로 사용되는 삼수산화지방산(trihydroxy fatty acid)의 고농도 및 친환경적인 생산에 성공해 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발행하는 녹색 화학 저명 학술지인 ‘Green chemistry (Impact Factor=10.182)’에 게재했다. 논문명은 ‘Highly efficient oxidation of plant oils to C18 trihydroxy fatty acids by Escherichia coli co-expressing lipoxygenase and epoxide hydrolase’이다.

이번 연구는 과학기술정보통신부에서 시행한 과학기술분야 기초연구사업의 기초연구실사업(과제명: 대사체 프로파일링 기반 인체 옥시리핀의 미생물공학적 생합성 및 염증/비만 조절기전 규명)의 지원으로 이뤄졌으며, 주 저자로 제1저자 이 진 박사과정 대학원생, 교신저자로 오덕근 교수가 참여했다.

식물성 옥시리핀의 일종인 삼수산화지방산은 식물이 곰팡이 감염에 대응하기 위해서 만드는 물질로 항진균제로 사용하고 있다. 삼수산화지방산은 곰팡이가 감염된 식물체 내에서 극소량만 생성돼 산업적으로는 생물학적 방법 대신 화학 합성법으로 생산되고 있다.

하지만 화학 합성법은 공해를 유발하는 강산, 강알카리, 유기용매 및 중금속 촉매 같은 독성물질을 사용해 환경문제를 유발하고 있다. 이를 해결하기 위해 삼수산화지방산을 친환경적·경제적으로 생산하는 미생물을 사용한 생명공학적인 생산 기술 개발이 되고 있지만, 지금까지의 생명공학적인 생산법에는 식물성유지로부터 생산되는 삼수산화지방산의 농도가 산업적 적용이 불가능한 농도인 1g/L 미만이라는 문제점이 존재한다.

이런 가운데 오 교수팀은 삼수산화지방산 생합성에 관여하는 높은 활성을 갖는 효소의 적용과 재생 가능한 홍화유를 사용하고, 생물반응장치 내에서 최적화 과정을 통해 삼수산화지방산 생합성공정 개발에 성공했다.

친환경적인 방법을 통한 삼수산화지방산의 산업적 생산을 위해 활성이 우수한 지방산화효소(lipoxygenase)와 에폭시 가수분해효소 (epoxy hydrolase)를 함유한 대장균 생촉매를 개발했고, 반응조건 최적화를 통해 효율적인 생체전환을 수행했다. 또 수지(resin) 처리 조건을 최적화해 93g/L 홍화유(safflower oil)로부터 기질인 리놀레산(linoleic acid)을 고순도로 얻고 산소공급이 원활한 생물 반응기에서 생촉매를 리놀레산에 반응시켜 92%의 전환 수율로 76 g/L의 삼수산화지방산의 생합성에 성공했다. 이는 식물성 유지와 생물 반응기를 이용한 삼수산화지방산 생합성의 첫 시도이다.

오 교수는 “기존에 생명공학적인 방법으로 산업 생산이 어려웠던 화학 물질을 생합성 공정을 통해 친환경적으로 산업 생산을 가능하게 함으로써 추후 다양한 산업 분야에서 친환경적으로 옥시리핀의 생산이 가능할 것”이라고 말했다.