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도쿄(東京)대학 대학원 농학생명과학연구과 응용생명공학, 오사카(大阪)시립대학 대학원 이학연구과 물질분자계 등의 공동 연구그룹이 전자 순환 반응을 촉매하는 세계 최초의 효소를 발견함.

연구진은 CBT-1을 생산하는 방선균, TW-R50-13주를 이용했으며, TW-R50-13주 게놈 시퀀스를 실시, CBT-1을 만들기 위한 생합성 유전자군을 특정함. 다음으로 이 안에 포함된 19개의 유전자를 이용하여 효소를 제조, 시험관 내 반응을 다양하게 검토하여 CBT-1의 알킬벤젠 부분을 합성하는 데 성공함. 또한, 개별 Mbg 재조합 효소의 기능을 면밀히 조사함으로써 CBT-1의 생합성 경로의 상세 내용을 규명함. 또한, 2개의 Mbg 효소(Mbg2과 Mbg17)가 벤젠 골격을 합성하는 방법을 제시, 이 중 Mbg2를 전자 순환 반응을 촉매하는 효소로서‘전자 고리화(electrocyclization) 효소’라 명명할 것을 제안함. ‘전자 고리화 효소’에 의한 반응은 벤젠 골격을 포함한 천연 화합물의 생합성에 공통적인 생산 시스템이라는 것 밝혀졌음.

본 연구는 전자 순환 반응을 촉매하는 ‘전자 고리화 효소’를 세계 최초로 확인한 것으로, 향후 생화학 및 천연물 화학 교과서에 기재되어야 할 매우 중요한 성과임. 메틸벤젠을 함유하는 화합물을 생산할 수 있는 방선균을 이용하여 생합성함으로써 환경 부하가 적은 톨루엔을 공급할 수 있으며, 탄소 재활용에도 기여할 수 있음. 또한 알킬벤젠의 생합성을 담당하는‘전자 고리화 효소’를 수정하면 천연에서 얻을 수 없는 신규 화합물을 창출할 수 있을 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Journal of the American Chemical Society(Reconstitution of a Highly Reducing Type II PKS System Reveals 6π-Electrocyclization Is Required for o-Dialkylbenzene Biosynthesis)에 게재됨.