- 식물 생존율 높이는 단백질 품질제어 유전자 규명

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국연구재단은 연세대학교 김우택·양성욱 교수 공동 연구팀이 다양한 이상기후 스트레스를 감지, 식물의 단백질 품질제어를 조절하는 유전자를 규명했다고 14일 밝혔다.

가뭄, 고온, 냉해, 홍수와 같은 이상기후 재해는 식량작물에 심각한 악영향을 주기 때문에 열악한 환경에서도 잘 자라는 신기능 작물의 개발은 세계적인 연구과제로 대두되고 있다. 하지만 기존 연구들은 저온에 강한 유전자 등 특정 기후환경에 대한 적응을 주로 다루고 있을 뿐, 여러 환경 재해에 종합적으로 대응하는 방법에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 

야생형 식물과 과발현 식물의 단백질 이상 스트레스 조건에서 생존성 실험 결과.[제공=한국연구재단]

연구팀은 세포 내 기능이 상실된 변성 단백질을 특이적으로 제거함으로써 다양한 환경 스트레스에 대응해 식물의 생존력을 높이는 핵심 유전자(MPSR1)를 규명했다.

연구 결과에 따르면 MPSR1 유전자를 많이 발현하는 식물체가 환경 스트레스를 보다 효과적으로 인식하고, 변성 단백질을 빠른 시간 내에 제거한다. 특히 단백질 분해효소 복합체에 결합해 변성 단백질 분해를 효과적으로 촉진하여 식물의 생존율을 월등히 높여준다.

MPSR1은 스트레스가 없는 평소에는 스스로의 기능을 억제하고 스트레스가 발생하면 이를 감지해 원래 기능을 회복하는 것.

김우택 연세대 시스템생물학과 교수.[제공=한국연구재단]

김우택 교수는 “이번 연구는 그동안 연구되지 않았던 식물의 이상기후 대응 단백질 품질제어 과정에서의 핵심 조절 유전자를 규명한 것”이라며 “가뭄에 취약한 벼, 고온에 취약한 배추·상추 등에 응용하면 이상기후 스트레스에 대응하는 신기능 작물 개발의 가능성을 열고, 세계적 농업경쟁력 확보가 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 미국국립과학원 회보 ‘PNAS’ 10월 30일자에 게재됐다.

구본혁기자nbgkoo@heraldcorp.com