한빛사논문
서울대학교
Abstract
논문소개전체 설명
이번 연구는 비타민 A 계열 고부가가치 물질인 레티날(retinal)을 효모 세포공장으로 고농도 생산하는 기술을 개발한 연구다. 레티날은 화장품과 의약 분야에서 중요한 성분이며, 레티놀(retinol)보다 활성형 물질인 레티노산(retinoid acid)에 더 가까워 높은 효능을 기대할 수 있다. 그러나 알데하이드(aldehyde)기를 가진 구조 때문에 산화와 세포 내 대사 전환에 취약해 미생물로 안정적으로 생산하기 어렵다. 본 연구에서는 지질 축적 능력이 뛰어난 유지효모 Yarrowia lipolytica를 생산 숙주로 사용했다. 먼저 베타카로틴을 레티날로 전환하는 핵심 효소인 BCO 후보들을 비교해, 기존에 널리 쓰이던 효소보다 높은 활성을 보인 해양 미생물 유래 25F10 효소를 발굴했다. 이어 세포 안에서 레티날을 다른 물질로 바꿀 수 있는 산화환원효소 유전자들을 분석하고, ADH2, ADH3, ADH4를 함께 제거해 레티날 손실을 줄였다. 또한 전구체 공급을 늘리는 ERG20(F87S) 도입과 지질 저장 능력을 높이는 DGA1 발현 강화를 함께 적용해 생산성을 더 높였다. 발효 단계에서는 화장품 원료로도 쓰이는 isopropyl myristate(IPM)를 유기상으로 사용해 생성된 레티날을 즉시 분리·보호하고, 항산화제 BHT와 산소 공급 조건을 최적화했다. 그 결과 5 L 유가식 발효에서 총 2253 mg/L의 레티날을 생산했으며, IPM 층에는 45.1 g/L 수준으로 고농축되었다. 이는 현재까지 보고된 미생물 기반 레티날 생산량 중 가장 높은 수준이다. 이번 연구는 불안정한 기능성 화합물 생산에서 대사공학, 세포 내 저장, 공정 중 안정화 전략을 함께 설계하는 것이 중요하다는 점을 보여준다.
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