일본, 동경대 연구그룹이 글루코실글리세롤포스포리라제 효소의 입체구조 해명

작성자

윤민수

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등록일

2014-05-30

내용

동경대학은 농연기구 식품총합연구소, 니가타대학과의 공동연구로 글루코스와 글리세롤이 결합된 당글리세롤인 '글루코실글리세롤 (GG)'의 생성과 분해를 주반응으로 하는 효소 <글루코실클리세롤포스포리라제 (GGP)>의 입체구조를 엑스선 결정구조해석법으로 밝혀내었다고 발표하였다 

 

이 성과는 동경대학원 농학생명과학연구과의 신부쿠 교수, 식품총합연구소의 기타오카 상석연구관, 니가타대학원 자연과학연구과 나카이 조교수 등의 연구팀에 의해서 이루어졌다. 연구의 자세한 내용은 5월 15일부 The Journal of Biological Chemistry 온라인판에 게재되었다.

 

GG는 화장품 등에 포함된 보습성분으로, 술과 된장 등의 발효식품에 함유된 단맛을 내는 식품성분이다. GG에 첨가인산 분해 또는 합성반응을 하는 효소로서 최근 상기 연구팀이 알카리성으로 염분농도가 높은 미국 캘리포니아주 모노호로부터 동정한 세균 <바칠러스 세레니티레듀센스>의 게놈으로부터 GGP를 발견했다.

 

GGP는 인산을 이용한 화합물 분해반응의 부반응으로서 GG를 분해해서 얻을 수 있는 인산과 글루코스의 1번 탄소에 베타결합한 당인산 베타G1P를 가수분해하는 성질도 가지고 있으며, 글루코스와 인산을 생성시킨다는 사실이 확인되었지만, GGP의 입체구조는 밝혀지지 않았었다.

 

이번에 상기 연구팀은 GGP의 고분해능 3차구조를 고에너지가속기 연구기구 (KEK) 물질구조 과학연구소의 엑스선을 이용한 방사광 전용광원 BL-17A를 사용하여 3차구조를 해명했고, 컴퓨터 해석기술을 이용한 <점변이체> 기능해석을 통해, GGP반응의 메카니즘을 밝혀냈다고 한다. 점변이체란 효소의 특정 아미노산 잔기를 다른 아미노산 잔기로 치환하는 기술을 말한다. 목적 잔기에 변이를 일으켜 효소활성이 변하면 그 잔기의 역할을 추정할 수 있다.

 

통상적으로 한개의 효소는 한개의 반응을 촉매하지만, GGP는 본래의 반응인 인산분해, 합성반응 뿐만 아니라, 베타G1P의 가수분해반응도 촉매하여 복수의 반응을 촉매한다는 드문 특징을 가지고 있다. 그러나, 이 가수분해 활성은 합성반응의 기질인 베타G1P를 파괴해버리기 때문에 GGP를 GG합성에 응용하는 경우에는 장해가 될 수 있다고 한다. 이번 성과를 통해 GGP가 어떻게 두가지 반응을 촉매하는지 그 분자메카니즘이 밝혀졌고, 베타G1P 가수분해반응을 어떻게 억제해야 하는지 힌트를 얻게 되었다고 한다.

 

GGP에 의해 생성되는 GG는 보습효과가 있을 뿐만 아니라, 누룩곰팡이 효소의 부반응에 의해서도 만들어지기 때문에 술과 된장 등에 미량 함유되어있고, 단 맛을 가지며, 식품으로서도 안전한 물질이라고 알려져 있다. 따라서, 가까운 미래에 화장품과 식품 첨가물로서 대량생산 응용이 기대된다고 밝혔다. 학술적으로는 GGP가 세균에게 어떤 생물학적 의미가 있는지 불분명했었지만, 고염분 호수의 높은 침투압 상태인 극한환경에서 세균이 살아남기 위한 전략의 일환으로 GGP가 이용되고 있을 가능성을 예측할 수 있는 계기가 되었다고 한다.

 

 

***제공출처: 일본 마이네비뉴스, http://goo.gl/qLV6w0

***제공일자: 2014. 5. 28