포스텍 황일두교수팀, 삶의 길의의 조절경로 식물에서 밝혀내

포스텍 황일두 교수(생명과학과)와 남홍길 교수(시스템생명공학부), 김효정 박사는 식물에서 삶의 길이를 결정하는 새로운 생체 조절 메커니즘을 밝혀 지난 17일자 미국 학술원 회보(PNAS:Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표했다고 24일 밝혔다.

이번에 발표된 식물 호르몬에 의한 수명 조절의 연구는 작물의 생산성과 수확 후 저장 효율을 높일 수 있는 결정적인 역할을 할 수 있다는 점에서 학계의 주목을 받고 있다.

식물의 잎은 노화가 진행됨에 따라 점차적으로 광합성을 통한 합성 능력이 저하되고 세포 내의 구조물들과 거대 분자들이 분해돼 결국은 죽음에 이르게 된다. 그리고 분해 과정의 생산물은 씨앗이나 어린 잎으로 재분배가 되어 활용된다.

이 과정에서 분비되는 ‘사이토키닌’이라는 호르몬은 식물 세포 분열을 조절하는 생장 조절 물질로, 잎이나 꽃의 노화 지연 등 식물의 수명을 결정하는 호르몬으로 수십 년간 알려져 왔다.

그러나 현재까지 사이토키닌이 어떤 경로를 통해 단풍과 같은 잎의 노화 현상을 조절하는지에 대한 작용 기전은 식물 생리학 분야의 오랜 숙제로 남아있었다.

포스텍 연구팀은 모델 식물인 애기장대에서 수명이 연장된 돌연 변이를 연구하는 과정에서 사이토키닌 수용체들 중에 특이적으로 ‘AHK3’이라는 수용체가 잎의 노화 조절에 직접적으로 관여한다는 사실을 이번 연구를 통해 밝혔다.

또 AHK3 수용체는 사이토키닌 신호를 인식한 후, 사이토키닌 신호 전달 체계에 관여하는 전사인자(유전자 발현을 조절하는 단백질) 중 하나인 ‘ARR2’의 인산화를 통해 식물의 노화 조절에 필요한 신호를 전달한다는 사실을 생화학, 분자 생물학, 유전학적인 방법을 이용해 밝혀냈다.

이에 따라 이번 연구는 단풍이 드는 여러 가지 과정에서 사이토키닌의 분자적 역할 규명에 대한 새로운 실마리를 제공했다는 점에서 높이 평가받고 있다.

황일두 교수는 “식물 호르몬에 의한 수명 조절의 연구는 그 자체로서 학문적 중요성 외에도 작물의 생산성, 수확 후 저장 효율에 있어서의 가능성 때문에 산업적으로도 그 가치가 높을 것으로 기대한다”고 말했다.

포항=정재훈기자@전자신문, jhoon@