목적은 홍화에서 O-메틸기전이효소 유전자를 전면적으로 식별 및 분석하고, 플라보노이드 화합물의 메틸화를 촉진하는 핵심 O-메틸기전이효소 유전자를 발굴하여, 홍화 내 플라보노이드 화합물 구조 다양성의 분자 형성 메커니즘 해석에 근거를 제공하는 것이다. 방법은 연구팀이 이전에 확보한 고품질 홍화 유전체 데이터를 기반으로 숨겨진 마르코프 모델을 이용해 홍화 I형 O-메틸기전이효소 유전자를 체계적으로 식별하였다. 다양한 생정보학 온라인 도구를 활용하여 식별된 유전자의 물리화학적 특성, 유전자 구조, 보존 모티프, 염색체 위치, 유전자 복제 사건 및 공선성 분석을 수행하였다. 추가로 대장균 원핵 발현 시스템을 통해 목표 유전자의 단백질 이종 발현을 시행하고, 시험관 내 효소 반응을 통해 기능을 검증하였다. 결과로 총 31개의 I형 홍화 O-메틸기전이효소 유전자를 선별하였다. 이 중 홍화 CtFOMT1 메틸기전이효소 유전자를 성공적으로 클로닝하였으며, 해당 단백질은 대장균에서 가용성 발현되었고 Ni²⁺ 친화 크로마토그래피를 통해 고농도 단백질로 정제되었다. 시험관 내 효소 시험 결과, CtFOMT1은 S-아데노실메티오닌을 메틸 공여체로 사용하여 나린게닌 4′-OH 메틸화를 촉진해 이소사쿠라네틴을 생성하였고, 루테올린 4′-OH 메틸화를 촉진해 켐페롤을 생성하였으며, 더 나아가 켐페롤 3′-OH 메틸화를 촉진해 4′-메틸켐페롤을 생성하였다. 결론으로 CtFOMT1은 플라보노이드 골격 내 4′-/3′-OH 메틸화를 촉진할 수 있으며, 홍화 내 다양한 4′-/3′-산소메틸 플라보노이드 합성에 관여할 것으로 추정된다.

홍화;O-메틸기전이효소;플라보노이드 화합물;유전자 클로닝;기능 분석