백혈병 약 호모해링토닌 골격, 뿌리 끝에서 만든다…효소 6종 규명
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미국 스탠퍼드대(Stanford University) 엘리자베스 새틀리(Elizabeth Sattely) 연구팀이 항백혈병 약 호모해링토닌(homoharringtonine, HHT)의 핵심 골격 세팔로탁신(cephalotaxine, CET) 생합성 경로를 거의 전부 밝혔다. HHT는 단백질 번역을 억제하는 식물 유래 물질로 미국 FDA가 만성 골수성 백혈병 치료제로 승인했고, 리보솜 프로파일링 연구 도구로도 널리 쓰인다. 그러나 상업 생산은 멸종위기종인 개비자나무속(Cephalotaxus) 식물에서 추출한 CET를 반합성하는 방식에 의존한다.
중간체 7종·효소 6종, 뿌리 끝에서 골격 형성
연구진은 안정동위원소 표지 전구체를 먹인 뒤 비표적 대사체 분석과 전사체 분석을 짝지어 경로를 추적했다. 그 결과 CET는 자라는 뿌리 끝에서만 합성되지만 CET와 HHT는 식물 전체에 쌓인다는 사실을 확인했다. 경로 중간체 7종과 효소 6종을 찾았는데, 시토크롬 P450, 비전형적 단쇄 탈수소효소(short-chain dehydrogenase), 2-옥소글루타르산 의존성 이산소화효소(2-oxoglutarate-dependent dioxygenase) 등이 탄소를 떼어내고 5개 고리 골격을 만들어 CET의 직접 전구체로 보이는 세팔로탁시논(cephalotaxinone)을 생성했다.
연구진은 뿌리 끝에서 만든 세팔로탁시논이 식물 곳곳으로 옮겨져 HHT로 완성된다는 전체 식물 협업 모델을 제안했다. 다만 CET와 HHT로 이어지는 마지막 단계 효소는 이번 연구에서 확정되지 않았고, 이종 숙주에서의 생산은 다음 과제다.
- 안정동위원소 추적과 대사체·전사체 분석으로 중간체 7종·효소 6종 규명
- CET 골격은 자라는 뿌리 끝에서만 합성, CET·HHT는 식물 전체에 축적
- CET 직전 전구체 세팔로탁시논까지 경로 연결, 전체 식물 협업 모델 제안
한계 세팔로탁시논 이후 CET·HHT로 가는 최종 단계와 이종 숙주 생산은 검증되지 않았다.
Original Research:
- Dho Y, et al. · Stanford University. Cephalotaxinone enzymes reveal a whole plant model for homoharringtonine biosynthesis. Nature Chemical Biology. DOI: 10.1038/s41589-026-02260-8
원 연구의 저작권은 해당 출판사와 저자에게 있습니다.