한국연구재단은 연세대 김우택·양성욱 교수 연구팀이 다양한 이상기후 스트레스를 감지하여 식물의 단백질 품질제어를 조절하는 유전자를 규명했다고 알렸다.

가뭄, 고온, 냉해, 홍수와 같은 이상기후 재해는 식량작물에 심각한 악영향을 주기 때문에 열악한 환경에서도 잘 자라는 신기능 작물의 개발은 세계적인 연구과제로 대두되고 있다. 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.

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

연구 결과 MPSR1 유전자를 많이 발현하는 식물체가 환경 스트레스를 보다 효과적으로 인식하고, 변성 단백질을 빠른 시간 내에 제거한다. 특히 단백질 분해효소 복합체(프로테아좀)에 결합하여 변성 단백질 분해를 효과적으로 촉진하여 식물의 생존율을 월등히 높여준다.

MPSR1은 스트레스 여부에 따라 자가 조절할 수 있어서, 스트레스가 없는 평소에는 스스로의 기능을 억제하고 스트레스가 발생하면 이를 감지하여 기능을 회복하는 것이 확인되었다.

▲ 김우택교수

김우택 교수는 “이 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”고 설명했다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구)의 지원으로 수행되었으며, 국제학술지인 미국국립과학원 회보 PNAS(Proceedings of National Academy of Science, USA) 10월 30일자에 게재되었다.

-(논문명 : MPSR1 is a cytoplasmic PQC E3 ligase for eliminating emergent misfolded proteins in Arabidopsis thaliana)