파클리탁셀 옥세탄 고리 만드는 효소 TOT1 규명…담배서 바카틴 III 생산

중국농업과학원 선전 농업유전체연구소(Agricultural Genomics Institute at Shenzhen, CAAS)와 베이징대 공동 연구진이 항암제 파클리탁셀(paclitaxel)의 핵심 골격 바카틴 III(baccatin III)를 만드는 효소들을 새로 밝히고 담배 식물에서 경로를 재구성했다. 파클리탁셀은 고도로 산화된 디테르페노이드(diterpenoid) 골격에 곁사슬이 붙은 구조로, 반세기 가까이 연구됐지만 골격 생합성 경로에 빈칸이 남아 있었다.

옥세탄 고리 만드는 '이중기능 P450'

연구진은 주목의 일종인 Taxus mairei에서 시토크롬 P450(cytochrome P450) 효소 TOT1(taxane oxetanase 1)을 찾았다. 이 효소는 산화적 재배열 반응으로 파클리탁셀 특유의 4원자 고리 옥세탄(oxetane)을 만드는데, 그동안 알려지지 않았던 고리 형성 기전이다. 또 탁수신(taxusin) 생합성 경로를 활용한 선별 전략으로 탁산 골격 C9 위치를 산화하는 효소 T9αH1도 확인했다. 새로 찾은 효소와 기존 효소를 조합해 담배(tobacco)에서 바카틴 III 생산 경로를 인공적으로 재구성했다.

파클리탁셀은 주목에서 얻은 원료나 식물세포 배양에 기대어 생산돼 왔다. 골격 경로가 이어지면서 식물·미생물 기반 생산 연구의 출발점이 마련됐다는 의미가 있다. 다만 이번 성과는 경로 재구성을 증명한 단계로, 생산 수율이나 곁사슬까지 붙인 파클리탁셀 완전 생합성은 다루지 않았다.