식용 남세균 자외선 흡수물질 '사클리핀' 생합성 첫 단계 효소 AsLOX2 규명
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일본 명성대학교(Meijo University) 연구진이 식용 담수 남세균 아파노테케 사크룸(Aphanothece sacrum, 일본명 수이젠지노리)이 만드는 자외선 흡수 물질 사클리핀(saclipin) A·B의 생합성 출발 단계를 맡는 효소를 찾아냈다. 지방산 산화효소인 리폭시게나제(lipoxygenase) AsLOX2가 알파리놀렌산(α-linolenic acid)의 9번과 16번 탄소에 산소를 붙여 하이드로퍼옥사이드 중간체를 만든다는 것이 핵심이다. 논문은 Journal of Natural Products에 게재됐고 Phys.org가 보도했다.
효소 하나를 찾고, 나머지는 화학으로 메웠다
연구팀은 남세균 유전체에서 리폭시게나제 후보 두 개(AsLOX1, AsLOX2)를 골라 재조합 단백질로 만들어 활성을 비교했다. AsLOX2는 알파리놀렌산에서 가장 높은 활성을 보였고, 최적 조건에서 몇 분 안에 기질의 80% 이상을 중간체로 바꿨다. 반면 AsLOX1은 시험 조건에서 활성이 검출되지 않았다. 중간체를 사클리핀으로 바꾸는 효소는 아직 찾지 못했기 때문에, 연구팀은 염화주석(SnCl2) 환원과 이산화망간(MnO2) 산화라는 화학 반응으로 중간체를 사클리핀 A와 B(약 9대1)로 전환하고 실제 천연물과 일치함을 확인했다.
사클리핀은 316~319nm 부근 자외선을 강하게 흡수해 천연 유래 자외선 차단 소재 후보로 거론돼 온 물질이다. 생합성 입구를 밝힌 이번 연구는 미생물 배양에만 기대지 않고 사클리핀을 얻을 실험적 경로를 제시했다는 점에서 의미가 있다.
다만 경로 후반부의 효소는 미확인 상태이고, 화학 전환 단계의 수율은 '높지 않다'고만 보고됐다. 생산성·안전성·안정성 평가는 이뤄지지 않아 화장품 등 응용은 아직 먼 단계다.
- AsLOX2가 알파리놀렌산의 C9·C16을 산화해 사클리핀 생합성의 관문 중간체 생성
- 최적 조건에서 수 분 내 기질 80% 이상 전환, AsLOX1은 활성 없음
- 중간체를 SnCl2 환원·MnO2 산화로 사클리핀 A·B(약 9:1)로 화학 전환
한계 경로 후반부 효소는 미확인이며 화학 전환 수율이 낮고, 생산성·안전성 평가는 이뤄지지 않았다.
Original Research:
- Uchida Y, Taura D, Waditee-Sirisattha R, Kageyama H · Meijo University. Enzyme discovery opens a new route to natural UV-absorbing saclipins (논문: Lipoxygenase AsLOX2 Catalyzes the Gateway Oxygenation Step in the Biosynthesis of the UV-Absorbing Oxylipin Saclipin in the Edible Cyanobacterium Aphanothece sacrum). Journal of Natural Products. DOI: 10.1021/acs.jnatprod.6c00875
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