식물은 세포벽이 손상되면 이를 위험 신호로 인식하는 감지 수용체를 세포 표면에 갖추고 있는데, 어떤 물질이 실제 위험 신호로 작용하고, 어떤 수용체가 이를 감지하는지 명확하지 않았다.
이런 가운데, 우리 연구진이 세포벽을 이루는 당 분자 조각과 식물 수용체 사이 상호작용을 대규모로 분석하는 고속 스크리닝 기술을 구축, '람노갈락투로난-I(RG-I)'를 위험 신호로 인식하는 감지 수용체 6종을 발견했다. 연구진은 RG-I가 식물 면역반응을 활성화하고 병원균에 대한 저항성을 높인다는 사실도 함께 규명했다. 기초과학연구원(IBS·원장 장석복) 유전체 교정 연구단(단장 구본경) 식물연구팀이 이룬 성과다.
연구팀은, 식물 수용체 단백질 357종과 세포벽 당 분자 조각 122종을 한 번에 분석할 수 있는 고속 스크리닝 플랫폼을 구축했다. 두 종류의 분석 집합체를 교차 반응시켜 총 4만3554개 상호작용을 분석한 결과, RG-I와 선택적으로 결합하는 새로운 감지 수용체 6종을 발견했으며, 이 수용체 그룹을 ARM(Awareness of RG-I Maintenances)이라 이름 붙였다.
이어 연구진은 식물에 RG-I를 투여해 면역반응을 분석한 결과, 면역 신호 전달 경로가 활성화되고, 방어 유전자들의 발현이 크게 증가하는 것을 확인했다. 특히 RG-I는 기존에 알려진 일부 면역 신호와는 다른 반응 양상을 보여, 식물이 위험 신호의 종류에 따라 서로 다른 면역 신호 전달 체계를 작동시킬 가능성도 제시했다.
또 병원균 감염 전에 RG-I를 투여한 식물의 경우, 병원성 세균에 더 강한 저항성을 보였다. 이는 식물이 병원균 침입에 앞서 방어 체계를 미리 준비했음을 의미한다.
ARM 수용체 6종이 모두 제거된 식물은 RG-I를 투여하더라도 이를 인식하지 못해 면역 효과가 크게 감소했으며 정상 식물보다 병원균 감염에 훨씬 취약해졌다. ARM 수용체가 식물 면역 체계를 가동하는 핵심 구성요소임을 입증한 것이다.
교신저자 이두화 초빙연구위원은 “이번 플랫폼의 가장 큰 강점은 수만 건의 상호작용을 정량적인 데이터로 축적할 수 있다는 점”이라며, “앞으로 새로운 위험 신호와 이를 인식하는 수용체를 훨씬 빠르게 찾아 식물 면역 연구와 병에 강한 작물 개발에 중요한 기반이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구 결과는 국제학술지 Molecular Plant에 6월 17일 온라인 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
