글루타치온 대량 생산 효모 세포공장 개발 현황 및 합성생물학적 연구 전망

중앙대학교 생명과학과 유수진, 연지윤, 강현아

1. 글루타치온의 다양한 생리적 기능 및 산업적 활용
글루타치온(glutathione, GSH)은 동물 세포, 식물, 미생물 등에 널리 퍼져있으면서 높은 수준으로(0.2-10mM) 존재하는 한편 세포 내에서 가장 일반적으로 존재하는 유기 황화합물이다[1, 2]. 글리신(glycine), 글루타민(glutamine), 시스테인(cysteine) 세 아미노산들이 결합한 트리펩타이드(tripeptide) 형태이며 체내에서는 환원형 글루타치온(GSH)과 산화형 글루타치온(GSSG) 두 가지 형태로 존재한다. 일반적인 상황에서 산화형 글루타치온 대비 환원형 글루타치온 양의 비율은 거의 98%에 육박하나, 파킨슨 병(Parkinson’s disease)이나 알츠하이머(Alzheimer’s disease) 등 신경 퇴행성 질환 환자들에게서는 비율이 감소하는 경향이 나타나므로 건강의 직접적인 신호가 되기도 한다[3]. 상대적으로 높은 비율로 존재하는 환원형 글루타치온(GSH)은 인체의 간과 피부 세포에 주로 분포하며 멜라닌 색소 생성을 억제하는 동시에 활성산소를 분해·제거하는 항산화 기능에도 중요한 역할을 한다. 또한 면역 시스템에도 영향을 끼쳐 면역력 증진에 기여할 뿐만 아니라[4] 효소 작용으로 독성물질과 같은 외인성 화합물의 제거에도 관여한다[5]. 이러한 기능과 효과들 덕분에 다양한 방면으로 글루타치온의 상용화가 이루어지고 있다. 

 체내에서 기본적으로 생성될지라도 노화가 진행될수록 글루타치온 생성량은 점점 감소한다. 항산화, 해독작용에 중요한 역할을 하는 글루타치온 생성량의 감소는 노화의 주범인 활성산소의 축적을 야기하며 노화를 더욱 촉진시키므로 외부에서 글루타치온의 공급 필요성이 대두된다[6, 7]. 이와 같이 다양한 기능을 지닌 글루타치온은 제약, 식품, 화장품 산업 등 다양한 분야에 활용되고 있으며, 주로 미백크림, 주사, 영양제 등의 형태로 이용되어왔다. 최근 국내에서도 한때 백옥주사로 주목을 받은 글루타치온 주사제를 비롯해 글루타치온 함유 생산 효모 균체를 직접 섭취하는 형태의 건강 식품도 다양한 형태로 출시된 만큼 글루타치온 시장은 그 기능과 필요성으로 인해 충분한 성장 가능성을 가지고 있다. 이와 같이 미용과 건강에 대한 관심이 증가됨에 따라 글루타치온에 대한 수요가 증가되고 있음에도 불구하고 글루타치온 대량 생산에 적지 않은 비용이 필요하기 때문에 시장이 크게 활성화되지 못하는 실정이다.