고려대학교(총장 김동원) 생명과학부 김옥매 교수 연구팀이 단백질 분해 경로의 역할을 규명하며, 식물의 고온 스트레스 적응을 돕는 핵심 분자 기전을 새롭게 밝혀냈다.

본 연구 성과는 생명과학 분야의 세계적인 학술지 ‘Nature Communications(IF=15.7)’ 온라인에 7월 1일 게재됐다.

▲ 고려대 생명과학부 김옥매 교수(교신저자), 고려대 김서하 박사과정(제1저자)

자식작용은 세포 내 손상된 단백질이나 불필요한 세포 소기관 등을 제거하는 시스템으로, 인간을 포함한 모든 생명체의 생존에 필수적이다. 

식물의 경우, 기온이 급격히 상승할 때 식물 세포 내에 손상된 단백질이 쌓이는데, 자식작용이 제대로 이루어지지 않으면 세포가 손상되고 결국 식물의 생존이 어려워진다.

연구팀은 이러한 고온 환경에서의 자식작용 원리를 분자 수준에서 확인했다. 특히, 식물 자식작용의 중심 단백질이 두 가지 형태로 존재하며, 이 중 하나는 고온 스트레스 상황에서 세포 내 청소 효율을 높이기 위해 선택적으로 제거되는 것을 발견했다. 

연구팀은 이러한 선택적 제거가 ‘N-말단 분해경로’에 의해 조절된다는 사실도 함께 규명했다.

또한 연구팀은 N-말단을 인식하고 분해를 유도하는 새로운 인식 단백질 UBR7을 찾아냄으로써, 자식작용과 단백질 분해 경로 사이의 분자적 연결 고리를 제시했다.
 

▲ 식물은 낮과 밤의 온도 변화에 적응하기 위해 세포 속 자가청소 시스템인 자식작용을 정교하게 조절한다. [사진=고려대학교 제공]

 

김옥매 교수는 “이번 연구는 고온 스트레스 환경에서 식물이 생리적 균형을 회복하는 방식을 분자 수준에서 밝힌 것”이라며, “식물 스트레스 생리학의 중요한 진전일 뿐만 아니라, 향후 기후변화에 대응한 고온 저항성 작물 개발의 기반이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

본 연구는 과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 개인기초연구 중견연구사업과 집단연구 글로벌 선도연구센터사업의 지원을 받아 수행됐다.

글. 우정남 기자 insight1592@gmail.com