<h2>Type O BVMO</h2><p>Type O BVMO는 앞서 언급한 type I BVMO 및 type II BVMO 와 다소 동떨어진 특징을 보여주고 있다. Type O BVMO에서는 이미 앞서 언급한 type I BVMO에서 발견된 motif가 전혀 발견되지 않을 뿐만 아니라, type I BVMO 및 type II BVMO와 비교에서 구조적 유사성 또한 발견되지 않은 것으로 알려져 있다. 대표적인 type O BVMO는 Streptomyces argillaceus ATCC 12956의 MtmOIV이다. Type O BVMO인 MtmOIV는 항암제로 사용되는 polyketide인 mithramycin 생합성 과정에서 산화반응을 촉매하는 것으로 알려져 있다. Type O BVMO인 MtmOIV는 FAD를 보결분자단으로, NADPH를 보조인자로 사용하며, 이 효소는 class A flavoprotein monooxygenase에 속한다.</p><p>Type O BVMO의 특이점은 MtmOIV의 경우와 같이 단일 BV 반응을 촉매 할 수 있지만, 대부분 BV oxidation 외의 다른 반응들을 촉매하는 다기능 효소라는 점이다. 예를 들자면, 어떠한 BVMO는 산소 삽입, 가수분해, 탈카복실화 세 단계의 cascade 반응을 매개한다고 알려져 있다. 따라서 비슷한 기능을 하는 type O BVMO별로 서열의 유사성이 높을 뿐 MtmOIV 와 다른 type O BVMO들과는 유사한 서열이 존재하지 않을 수 있다.</p><h2>효소공학을 이용한 BVMO의 개량</h2><p>BVMO 는 최근 PE 분해 과정에 필요한 효소로써 주목 받고 있을 뿐만 아니라 이미 산업적으로도 금속 촉매 화학합성에서 조절하기 어려운 반응을 대체하기 위한 생촉매로써 주목 받고 있다. 그럼에도 불구하고, 자연계에 존재하는 야생형 BVMO를 위와 같은 공정에 적용하기 위해서는 개선이 필요한 점도 존재한다. 산업용 효소로 활용하기 위해 일반적으로 요구되는 효소의 안정성 항상을 제외하고도 BVMO의 보조인자 요구성과 관련된 개선이 필요하다는 점에서는 이견이 없다. Type I BVMO 및 type O BVMO의 보조인자로 사용되는NADPH는 NADH에 비해 \(10\)배 이상 비싼 것으로 알려져 있으며, \( \mathrm{NADP}^{+} \)의 재생성 (재환원성) 또한 \( \mathrm{NAD}^{+} \)에 비해 낮은 것으로 알려져 있다. 이로 인하여 야생형의 type I BVMO 및 type O BVMO를 이용한 공정은 경제성이 매우 떨어져 실제 공정에서 사용하기에는 어려움이 있다. 이와 같은 이유들 때문에 BVMO의 보조인자인 NADPH의 의존성을 낮추기 위한 연구들이 수행된 바 있다.</p><p>예를 들면, 효소공학을 통하여 NADPH 의존형 BVMO를 NADH 의존형으로 개량한 것이 대표적인 사례이다. 이를 위해 Acinetobacter sp. NCIMB 9871의 cyclohexanone monooxy-genase가 이용되었으며, 이 야생형 효소는 NADPH를 보조인자로 요구하는 것으로 알려져 있다. 이들 연구에서는 효소의 \(3\)차원 구조에 기반하여 보조인자인 NADPH 와 근접하게 상호작용하는 아미노산 잔기들을 면밀히 검토하여 NADPH의 인산염과 상호작용하는 잔기들을 찾아 돌연변이를 유도하여 NADPH 의존도가 낮은 돌연변이를 스크리닝한 것으로 알려져 있다. NADPH의 인산염 결합 부위의 잔기들의 돌연변이 S\(208\)D, S\(208\)E, Q\(210\)N, Q\(210\)S, K\(326\)H, K\(326\)N, K\(349\)R은 NADH에 대한 활성이 증가된 것으로 보고되어 있다. 더 나아가 이 돌연변이들을 조합하여 야생형 대비 NADH에 대한 활성을 \(2,600\)배 이상 개선시킨 것으로 보고하고 있다. 또한 보조인자 분자에 직간접적으로 상호작용하는 잔기들의 돌연변이를 추가로 유발하여 L\(55\)R, S\(186\)P, T\(187\)L, V\(253\)Y, F\(284\)Q, D\(341\)C, W\(490 \)Y의 변이가 NADH에 대한 활성을 향상시킨 것으로도 알려져 있다. 또한, 이들을 조합하여 만든 변이체 중 S186P/S208E/K326H와 S186P/S208E/K326H은 각각 NADH에 대한 활성이 야생형 효소 대비 1,920배 및 4,170배 항상 된 것으로 보고하고 있다. 이들 연구는 특정 잔기의 돌연변이를 통해 NADH의 수용비율을 높이긴 했지만 BVMO의 보조인자 특이성을 완전히 전환한 것은 아닌 것으로 보고되어 있다.</p><h2>BVMO 효소의 전망</h2><p>BVMO는 산업용 BV 산화 반응을 위한 주요 효소로써, PE 분해 과정에서 주요한 효소로써 그 역할이 크게 기대되고 있다. 특히, PE 분해에 있어서 다양한 산화/환원 효소들의 작용으로 PE 구조에 carbonyl group이 형성된 뒤, 이들의 추가 분해에 반드시 BVMO에 의한 BV 산화 과정이 필요한 실정이다. 하지만, 이와 같은 BVMO의 반응에는 앞서 언급된 NADPH 및 NADH 보조인자가 제공되어야 한다. PE와 같은 고분자 분해에 있어서는 BVMO 효소가 세포 밖으로 분비되거나 세포 표면에서 외부 환경으로 노출되어야 할 것으로 전망되고 있다. 이와 같은 환경에서 보조인자의 재순환이 용이하지 않을 경우, BVMO의 지속적인 활성을 기대하기는 어려울 것으로 예상된다. BVMO를 이용한 화학공정에서도 이와 같은 문제는 공통된 것으로 일부 보조인자의 재순환을 위한 연구가 시도된 바 있다. 즉, BVMO 반응에서 산화된 보조인자를 다른 효소를 이용하여 환원시키는 전략이다. 이는 \( \mathrm{NADP}^{+} \) 의존형 alcohol dehydrogenase를 이용하여 기질로써 endo-bicycloheptane-\(2\)-ol을 산화시키는 과정에서 \( \mathrm{NADP}^{+}\)(BVMO 반응에서 로 산화된 보조인자)를 다시 환원 시킨 것으로 보고되어 있다. 이와 같은 전략이 보조인자의 완전한 산화/환원 조절에 성공한 것은 아니지만 앞으로 BVMO의 산업적 이용에 있어서 더 나은 보조인자 산화/환원 시스템을 갖추는 것 또한 BVMO 효소의 안정성과 활성을 높이려는 노력과 함께 중요하게 고려되어야 함을 보여주고 있다.</p>
Type O BVMO와 type I BVMO의 차이점은 무엇인가?
Type O BVMO에서는 이미 앞서 언급한 type I BVMO에서 발견된 motif가 전혀 발견되지 않을 뿐만 아니라