본 연구에서는 BH4를 대체할 수 있는 유용물질인 세피아프테린의 생산성 증대를 위하여 GTP 생합성 경로의 유전자들을 동시에 발현할 수 있는 재조합 대장균을 제작하였다. 세피아프테린을 생산할 수 있는 재조합 대장균에서 gmk, ndk 및 guaA-guaB 유전자를 동시에 발현함으로써 세포 내 GTP의 농도가 대조구에 비해 약 200% 이상 증가하였고 126.1 ± 9.3 mg/l의 세피아프테린이 생산되었는데 이 결과는 대조구보다 세피아프테린의 생산량이 약 43% 증가된 것이다. GTP 생합성에 관여하는 개별 유전자의 단독 발현 또는 두 가지 유전자의 동시 발현은 세포 내 GTP 농도 향상 큰 영향을 미치지 못했지만 네 가지 유전자 모두를 동시에 발현하는 경우는 세포 내 GTP 농도를 유의적으로 증가시킨다는 것이 확인되었다. 결론적으로 세포 내 GTP 생합성에 관여하는 guaA-guaB, gmk 및 ndk 유전자를 동시에 발현함으로써 재조합 대장균에서 세피아프테린의 생산성 증가를 달성하였다.

Sepiapterin, a precursor for tetrahydrobiopterin, is produced in higher mammals using guanosine triphosphate (GTP) as a biosynthetic intermediate. Four genes involved in GTP biosynthesis, namely those of guanosine monophosphate kinase (gmk), nucleoside diphosphate kinase (ndk), guanosine phosphate synthetase (guaA), and inosine-5`-monophosphate dehydrogenase (guaB), were expressed in sepiapterinproducing recombinant Escherichia coli BL21(DE3) to increase intracellular GTP concentration and to improve sepiapterin production concomitantly. Coexpression of gmk, ndk, guaA, and guaB, doubled the intracellular GTP concentration and increased the maximum sepiapterin concentration up to 126.1 ± 19.3 mg/l (an increase of 43% compared with control cells) in batch-cultivated recombinant E. coli.