1-Deoxynojirimycin(DNJ)은 alkaloids의 한 성분으로 혈당강하, 항바이러스 등 의 효과가 알려지고 있다. 즉 DNJ는 α-glucosidase의 저해기능을 통해 소장에서의 이당류의 분해·흡수를 억제함으로써 식 후 혈당의 조절이 가능하고 또한 바이러스 복제에 필요한 단백질의 합성을 차단함으로써 바이러스 증식을 억제하는 항바이 러스 효과를 보이고 있다. 이러한 DNJ의 기능에 기초하여 현재 당뇨환자 및 바이러 스성 가축 질병에 대한 산업적 이용이 이루어지고 있다.
그러나 DNJ는 매우 고가품으로서 이 물질의 경제적생산방법의 개발이 요구되 고 있다. DNJ 생산에는 뽕잎이나 누에로부터의 추출법, 화학적 합성법 및 미생물 배양법 등이 알려져 있으나 이 가운데 미생물 배양에 의한 DNJ 생산이 경제성이나 물질의 안정성 및 분리정제의 간편성 등 여러 면에서 유용한 것으로 확인되고 있다. 본 발표에서는 DNJ 생산균주의 분리와 동정, DNJ의 정제와 유전자 확인 및 산업적 활용 방안 등 DNJ에 관한 일련의 연구결과를 소개하고자 한다.
미생물 중에서는 바실러스균, 방선균 등이 DNJ를 생산하는 것으로 알려지고 있 는데 본 연구진은 전통식품인 청국장에서 수백 종의 바실러스균을 분리하고 그 중에 서 α-glucosidase에 대한 저해능이 우수한 몇 개의 균주를 선발하였다. 이들 균주 가 운데 효소 저해능이 가장 우수한 하나의 균주를 최종 선발하고 이 균에 대한 생화학 적 및 분자생물학적 동정을 한 결과 이 균주는 Bacillus subtilis와 99%의 유전적 상동 성을 보였으며 선발된 이 균주를 B. subtilis MORI로 명명하였다. 본 균주에 의해 생 산된 α-glucosidase 저해물질의 화학적 동정을 위해 이온교환수지 크로마토그래피 법 등 일련의 분리정제를 시행하여 순도 98%이상의 DNJ를 얻고 이어서 HPLC, GC-MS, NMR 등의 기기분석을 통해 이 물질이 DNJ와 동일한 물질임을 확인하였다.
그러나 이와같은 단순한 미생물 배양법은 DNJ 생산량이 1g/L 정도로 수율이 낮 아 보다 높은 수율의 DNJ 생산을 위한 유전공학적 생산 전략을 구상하였다. 이 목 적을 위해 먼저 MORI균으로부터 DNJ 생합성 유전자를 탐색하였다. 우선 MORI 균주에서 분리한 게놈을 BamHⅠ으로 partial digestion하여 BAC libraray를 제작 하고 이 library로부터 α-glucosidase 저해능을 갖는 대장균 클론 C36-4를 선발하였 다. 다음 이 클론이 생성하는 α-glucosidase 저해물질을 HPLC와 GC-MS 기기분석한 결과 DNJ와 동일한 물질임이 확인되었다. 클론 C36-4가 보유하고 있는 삽입 유 전자의 염기서열을 분석한 결과 10 kb크기의 DNA 안에 Bacillus amyloliquefaciens FZB42 균주와 유전적 상동성이 높은 gabT1, yktc1, gutB1 등 3종의 유전자가 존재함 을 확인하였고 대장균을 이용한 이들 유전자의 발현을 조사한 결과 대장균에서 실제 DNJ가 생합성 되고 있음을 확인하였다. 현재 대장균 또는 바실러스균 등의 발현용 미 생물에 이들 유전자를 도입하여 DNJ의 대량생산을 위한 연구가 진행 중에 있다.
DNJ의 산업적 활용으로는 MORI균주의 대두발효추출물(BTD-1)에서 제1형 및 제2형 당뇨동물의 혈당강하 효과를 확인하여 현재 의료기관에서 혈당조절관련 인체적용시험이 진행 중에 있으며 한편 축산농가에서는 이 발효추출물을 가축의 바이러스성 질병 예방 및 발육개선을 위한 사료 첨가제로 사용하고 있다. 이밖에 지 방세포 유래의 사이토카인 성분의 하나인 adiponectin의 발현, 분비, 증대 등에 미 치는 DNJ의 작용을 통해 심혈관계 질환 개선, 당뇨합병증 개선, 비만 개선 등 DNJ 의 활용 확대방안 모색을 위한 연구가 수행 중에 있다.

• 성수일((주)바이오토피아, 수원대학교 생명과학과)