식물 대사공학의 실현을 위한 여러 시도들 중에는 여러 개의 유전자를 한 식물체에서 동시에 발현시키려는 많은 노력들이 있다. 그 중에서 우리 연구팀은 하나의 프로모터로 다중의 카로티노이드 생합성 유전자를 동시에 발현시키려는 세 가지 방법(1. multi-gene fusion by PCR, 2. viral internal ribosome entry site (IRES) sequence, 3. self-processing virus 2A polyprotein sequence)을 시도하였다. 카로티노이드가 생성되는 않는 벼 종자는 카로티노이드 대사공학의 성공여부를 특정 성분 생성을 육안으로 확인할 수 있는 훌륭한 모델 시스템일 뿐 아니라 최종적으로 생성된 산물이 영양학적으로 의미가 있는 베타카로틴 (프로비타민 A)등의 기능성 물질이라는데 그 의의를 두었다. FMDV유래 자가절단 2A 배열은 식물 발현에 최적합 하도록 재합성 하였고, 기존 EMCV유래 IRES 보다 새로운 종류의 IRES로 2002년 발표된 crucifer-infecting tobamovirus 유래 IRES 구조를 바탕으로 합성 IRES를 제작하여 사용하였다. 이 두 유전자 각각을 한국산 고추 녹광 유래 PSY (phytoene synthase) 유전자와 박테리아 CrtI (carotene desaturase) 유전자가 연결되도록 2종의 운반체 (PAC 및 PIC)를 제작하였는데 이 때 프로모터로는 벼 배유의 중심에서 강하게 발현되는 글로불린을 사용함으로써 도정에 의해 손실되는 부분을 최소화 하도록 설계한 후 벼 형질전환을 통해 유전자 다중발현에 의한 국내 황금쌀을 개발하였다. 이는 국외 개발 황금쌀 (golden rice)과 차별되는 유전자 다중발현 기술로 국민 건강 증진 및 질병 예방 효과가 있는 베타카로틴 생성 신형질 벼를 개발한 주요 연구 결과라 생각된다. 현재 베타카로틴 생성 다중 발현 유전자 2종 (PAC 및 PIC)의 특허 출원 및 베타카로틴 생성 벼 엘리트 라인 선발 및 벼 특수 육종 소재로 제공코자 준비 중에 있다. 더불어, 쌀에서 각각 다양한 기능성을 지닌 라이코펜, 지아산틴, 아스탁산틴 등의 유용 카로티노이드 성분 생성을 위한 카로티노이드 대사공학의 기본 재료가 됨은 물론, 그 생합성 경로의 조절 기작을 해명해 나가는데 중요한 연구 재료로 사용할 예정이다.
작성일:2009-12-22 14:11:09 152.99.82.30
