일반기술

고복제수의 조절유전자를 포함하는 재조합스트렙토마이세스 페우세티우스 및 이의 최적화 배지를 이용한 독소루비신의 생산성 증대방법

독소루비신(doxorubicin)은 타입 Ⅱ 폴리케타이드(polyketide)에 속하는 안트라사이클린계 항생 물질의 한 종류로서, 세균에 의해서 생산되며 DNA 염기쌍 사이에 끼어들어감으로써 RNA 합성을 저해시키고 그 결과 한 가닥의 DNA를 파괴시키는 기작을 갖는 물질로, 유방암이나 간암과 기타 다른 암들을 치료하는데 널리 사용되는 임상적으로 가장 중요한 항암제중의 하나이다.독소루비신은 스트렙토마이세스 페우세티우스(Streptomyces peucetius)의 변이 균주인 스트렙토마이세스 페우세티우스 아속 카에시우스(Streptomyces peucetius var. caesius)로부터 1969년에 처음 분리되었다(미국 특허 USP 제3,590,028호; Arcamone,F. et al., 11:1101-1110, 1969). 현재까지 독소루비신의 생산 공정은 여러 가지 방법이 시도되었는데, 초기에는 생산 수율이 높은 다우노루비신(daunorubicin)을 미생물에 의한 발효 공정으로 먼저 생산하여 분리하고, 이를 다시 화학 반응의 공정으로 옮겨 독소루비신으로 치환시키는 방법을 주로 이용하였으나(미국특허 USP 제 3,803,124호, 1974), 상기 방법은 공정이 복잡하고 번거로운 단점이 있을 뿐만 아니라 독소루비신을 생산하는데 많은 비용이 소요되었다. 또한, 최근에는 세균인 스트렙토마이세스 페우세티우스를 이용하여 독소루비신 합성하는 방법이 시도되었으나, 상기 생합성 과정은 스트렙토마이세스 종(species)에 의해 생산되는 다른 이차 대사산물들과 마찬가지로, 상당히 복잡하고 정교한 분자유전학적 생합성 조절 기작을 가지기 때문에, 통상의 스트렙토마이세스 배지에서 야생형의 스트렙토마이세스 페우세티우스를 이용하여 만족할 만한 수율로 독소루비신을 생산하는 데에는 어려움이 있었다. 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 그간 많은 학자들이 배지 조성의 최적화나 순환 무작위 돌연변이 유발(recursive random mutagenesis), 즉 돌연변이 유발물질을 투여하여 그 중 생산성이 증가된 균만을 선별해 반복적으로 돌연변이를 유도하는 방법을 통하여 독소루비신의 생산성을 향상시키고자 노력하였으나, 이러한 시도는 독소루비신의 생합성 조절기작에 관련된 상기 스트렙토마이세스 페우세티우스 균주의 분자유전학적 배경은 전혀 고려되지 않은 시행착오적 접근에 불과하여 만족할 만한 수율로 독소루비신을 생산할 수 없었다. 따라서 본 발명자들은 스트렙토마이세스 페우세티우스 균주의 분자유전학적인 생합성 조절기작에 근거하여 독소루비신의 생합성에 관여하는 조절유전자가 도입된 스트렙토마이세스 페우세티우스의 재조합 균주를 성공적으로 개발하여 이를 최적의 배양 조건을 갖춘 배지에서 배양시킬 수 있다면, 기존의 독소루비신 생산 방법의 일부 단점들이 보완되어 공정상의 경제성이 크게 증가하여 대량생산이 가능할 것으로 기대하였다.본 발명은 고복제수의 조절유전자를 포함하는 재조합 스트렙토마이세스 페우세티우스(Streptomyces peucetius) 및 이의 최적화 배지를 이용한 독소루비신(doxorubicin)의 생산성 증대방법에 관한 것으로서, 구체적으로 독소루비신의 생합성 과정에 있어 중요한 역할을 하는 조절유전자가 삽입된 고복제수의 발현 플라스미드에 의하여 형질전환된 재조합 스트렙토마이세스 페우세티우스 및 상기 재조합 스트렙토마이세스 페우세티우스의 옥수수녹말, K2HPO4 및 MgSO4를 포함하는 최적화 배지를 이용하여 독소루비신의 생산성을 증대시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 재조합 스트렙토마이세스 페우세티우스 및 이의 최적화 배지를 이용한 독소루비신의 생산방법은 기존의 야생형 균주와 비교하여 생산성을 30 배 이상 증가시킬 수 있으므로 산업적으로 유용하게 이용될 수 있다.