고려대학교는 오민규 화공생명공학과 교수 연구팀이 항진균 천연물질 '오발리신'을 생산·분비하는 효모 균주를 개발하고 두피 질환 유발 곰팡이만 선택적으로 제거하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.
두피 질환을 유발하는 말라세지아는 스스로 지방산을 만들지 못하고 내부 단백질을 활용해 외부 지방(피지 등)을 흡수·분해하면서 자란다. 여기서 오발리신은 곰팡이 내부 단백질 대사에 관여하는 효소인 '메티오닌 아미노펩티데이스-2(MetAP2)'를 영구적으로 비활성화한다. 쉽게 말해, 말라세지아 곰팡이가 '먹이'인 피지를 흡수할 수 있는 단백질을 만들지 못하게 되어 결국 사멸하게 되는 것이다.
연구팀은 오발리신을 생산·분비하는 효모 균주를 개발했다. 곤충 유래 곰팡이(Metarhizium anisopliae)의 유전체를 분석해 오발리신 생합성 유전자군을 발굴하고, 이를 안전성이 확보된 효모(Saccharomyces cerevisiae)에 옮겨 재구성했다.
다층 공학적 개량을 통해 생산성도 끌어올렸다. 특히 인공지능 단백질 구조 예측 도구인 알파폴드3 등을 활용해 최적의 환원효소 조합을 선별했다. 또 효모 내부에서 만들어진 오발리신이 유해 곰팡이 사멸에 충분한 양(3.5 mg/L)만큼 밖으로 배출될 수 있도록 구현했다.
말라세지아 3종과 표피포도상구균, 유산균 등 피부 유익균 4종을 함께 배양해 피부 마이크로바이옴 모사 모델을 구축하고 실험한 결과, 유익균 4종의 생존은 유지하면서 유해 곰팡이는 사멸시키는 선택적 살균을 보였다.
연구팀은 “복잡한 정제 과정 없이 피부의 유해 곰팡이만 골라 없애는 살아있는 세포공장 플랫폼을 보여준 사례다”라며 “사람의 두피 케어뿐 아니라 반려동물 피부·외이 관리 등 피부 마이크로바이옴 조절이 필요한 영역으로 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
본 연구 성과는 국제 학술지인 'Chemical Engineering Journal(IF=13.2)' 온라인에 5일 게재됐다.
조호현 기자 hohyun@etnews.com
