70년 만에 자생식물 ‘광대싸리’ 속 항암 비밀 밝혀내다

KAIST, 광대싸리 속 항암물질 ‘세큐리닌’ 생성과정 규명
70년 만에 생합성 경로 밝혀..비로신B 속 황산전이효소 역할

우리나라 자생식물 광대싸리에서 항암 효과로 알려진 ‘세큐리닌’의 생성 과정을 AI로 그린 이미지. KAIST 제공.

국내 연구진이 한반도 자생 약용식물인 광대싸리에서 항암 물질이 생성되는 과정을 처음으로 밝혀냈다. 앞으로 실험실과 미생물 공장에서 항암물질을 안정적으로 대량 생산할 수 있는 길을 열 것으로 기대된다.

KAIST는 김상규 생명과학과 교수, 한순규 화학과 교수 연구팀이 우리나라 자생식물인 광대싸리에서 항암 효과가 있는 것으로 알려진 ‘세큐리닌’ 계열 물질이 식물 안에서 만들어지는 핵심 경로를 규명했다고 6일 밝혔다.

광대싸리는 국내 산과 들에서 자생하는 관목으로 동북아시아 지역에서 오래 전 부터 잎과 뿌리를 약재로 사용해 왔다. 광대싸리의 항암 성분인 세큐리닌은 1956년 처음 발견된 이후 항암과 신경 재생 촉진 등 다양한 효능이 보고됐다.

현재까지 130종이 넘는 세큐리닌 계열 물질이 확인됐지만, 광대싸리 안에서 이 물질들이 어떻게 만들어지 지난 70년 간 밝혀지지 않았다.

모르핀, 카페인, 니코틴 등 식물이 만들어내는 약효가 강한 천연성분인 알칼로이드는 구조가 매우 복잡해 생합성 과정을 규명하기 더욱 어려운 물질로 알려져 있다.

연구팀은 화학적 분석과 단일세포 유전자 분석을 통해 세큐리닌의 생산 경로를 알아냈다. 한순규 교수팀은 세큐리닌이 만들어지기 직전 단계의 물질인 ‘비로신 B’를 찾아내고, 비로신 B를 실험실에서 직접 합성해 변화 과정을 관찰했다. 김상규 교수팀은 성남시 불곡산 KAIST 생태림에서 광대싸리를 확보해 유전체를 분석하고, 세큐리닌 생성이 활발한 잎 조직에서 어떤 세포의 어떤 유전자가 작동하는지 추적했다.

연구팀은 세큐리닌이 만들어지기 바로 전 단계 물질인 ‘비로신 B’를 찾아내고 관찰한 결과, 식물 속 효소인 황산전이효소가 비로신 B를 항암 성분 세큐리닌으로 바꾸는 데 핵심 역할을 한다는 사실을 확인했다.

황산전이효소가 단순히 화학 성분을 붙이는 보조 역할이 아닌 알칼로이드 구조 자체를 바꾸는데 중요한 역할을 한다는 사실을 규명한 것이다.

김상규·한순규 KAIST 교수는 “이번 연구는 우리나라 자생식물에서 얻을 수 있는 고부가가치 천연물이 어떻게 만들어 지는지를 분자 수준에 밝힌 것”이라며 “앞으로 미생물이나 세포를 이용해 항암 물질을 안정적으로 생산하고, 의약학 분야에 적용할 수 있는 토대가 될 것으로 기대한다”고 말했다.

연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 지난달 23일에 실렸다.

김상규(왼쪽)·한순규 KAIST 교수. KAIST 제공.

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr