백신 보조제 QS-21, 6개 생물 효소 38종 옮겨 효모에서 완전 생합성
본문
미국 UC 버클리(University of California, Berkeley)와 조인트바이오에너지연구소(Joint BioEnergy Institute) 등 연구진이 사포닌(saponin) 계열 백신 면역증강제(adjuvant) QS-21을 효모에서 완전 생합성하는 데 성공했다. QS-21은 사람 사용이 승인된 유일한 사포닌 기반 보조제지만, 칠레 비누나무(Chilean soapbark tree) 껍질 추출이나 수율 낮은 화학 합성에 의존해 공급이 제한돼 왔다.
7개 효소군, 외래 효소 38종의 균형 발현
연구진은 6개 생물에서 가져온 외래 효소 38종을 효모에 넣고 숙주 고유의 대사 흐름을 미세 조정했다. 경로에는 테르펜 합성효소, 시토크롬 P450, 뉴클레오타이드 당 합성효소, 당전이효소, CoA 리가아제, 아실전이효소, 폴리케타이드 합성효소(polyketide synthase) 등 7개 효소군이 동원됐다. 식물 세포에서 소포체 막과 세포질로 나뉘어 일어나는 반응 구획도 효모 안에서 흉내 냈다. 일부 효소가 여러 기질을 받아들이는 성질을 이용해 QS-21 구조 유사체도 만들었다.
이 플랫폼은 구조-활성 관계(structure-activity relationship) 연구로 더 강한 보조제를 설계하는 데 쓰일 수 있다. 다만 UC 버클리 발표에 따르면 배양액 1리터당 생산량이 약 100마이크로그램 수준이어서, 실제 공급원이 되려면 수율 개선이 필요하다.
- 6개 생물 유래 외래 효소 38종, 7개 효소군을 효모 한 균주에 조립
- 식물의 소포체-세포질 반응 구획을 효모에서 재현
- 효소의 기질 유연성을 이용해 QS-21 구조 유사체도 생산
한계 생산량이 배양액 1리터당 마이크로그램 수준으로, 산업 공급까지는 수율 향상이 선결 과제다.
Original Research:
- Liu Y, et al. · University of California, Berkeley. Complete biosynthesis of QS-21 in engineered yeast. Nature. DOI: 10.1038/s41586-024-07345-9
원 연구의 저작권은 해당 출판사와 저자에게 있습니다.