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  • 정상 배양(위)과 단백질 이상 스트레스 배양 조건에서 애기장대 야생형 식물과 MPSR1 유전자 과발현 식물의 생존성 실험 결과 비교 모습. 단백질 변성을 일으키고자 'AZC 시약'을 처리했다. MPSR1 유전자를 과발현하는 형질전환 식물(2번)만 단백질 이상 스트레스에서 강한 생존성을 보였다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]
한국연구재단은 김우택·양성욱 연세대 교수 공동 연구팀이 다양한 이상기후 스트레스를 감지해 식물 단백질 품질제어를 조절하는 유전자를 규명했다고 14일 밝혔다.

가뭄, 고온, 냉해, 홍수 같은 이상기후 재해는 식물세포의 단백질 구조 변성을 불러온다.

이렇게 유발된 단백질 이상 스트레스(proteotoxic stress)는 식량 작물 생산성 감소의 주요 요인으로 꼽힌다.

열악한 환경에서도 잘 자라는 신기능 작물 개발은 이 때문에 전 세계적인 연구과제로 인식된다.

현재 저온에 강한 유전자 등 특정 기후환경에 대한 연구는 활발히 이뤄지나, 여러 환경 재해에 종합적으로 대응하는 방법에 대해선 알려진 바가 거의 없다.

연구팀은 세포 내 기능이 상실된 변성 단백질을 제거해 식물 생존력을 높이는 핵심 유전자(MPSR1)를 살폈다.

연구 결과에 따르면 MPSR1 유전자를 많이 발현하는 식물체는 환경 스트레스를 더 효과적으로 인식할 뿐 아니라 변성 단백질을 이른 시일 안에 제거한다.

단백질 분해 거대효소 복합체(프로테아좀)에 결합해 변성 단백질 분해를 효과적으로 촉진하는 건데, 이를 바탕으로 식물 생존율을 월등히 높였다.

연구팀은 아울러 MPSR1 유전자가 스트레스 여부에 따라 스스로 기능을 조절한다는 것도 확인했다.

스트레스가 없는 평소에는 기능을 숨기고 있다가 스트레스가 발생하면 이를 감지해 기능을 회복한다는 게 연구팀 설명이다.

김우택 교수는 "식물 단백질 품질제어 반응의 핵심 조절인자를 발견하고, 그 기능을 밝힌 게 연구의 의의"라며 "가뭄에 취약한 벼, 고온에 취약한 배추·상추 등에 연구 성과를 응용하면 이상기후 스트레스에 대응하는 신기능 작물 개발 가능성을 열 수 있을 것"이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구) 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 국제학술지 '미국국립과학원 회보(PNAS·Proceedings of National Academy of Science) 지난달 30일 자에 실렸다. (대전=연합뉴스)

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입력시간 : 2017/11/14 14:10:13 수정시간 : 2017/11/14 14:10:13
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