밍밍한 과일 이젠 안녕?…유전자 편집으로 맛도 바꾼다[사이언스 PICK]

노벨상 받은 '유전자 가위'로 토마토 유전자 2개 편집…당도 30%↑
수수께끼였던 과일의 당 생성 메커니즘 밝힐까…농산업계에도 영향

[서울=뉴시스] 최진석 기자 = 서울 서초구 농협 하나로마트 양재점에 진열된 토마토의 모습. 2023.11.02. myjs@newsis.com

[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 현대의 과일·채소류들은 무수한 품종 개량을 거쳐 맛과 영양분을 모두 끌어올렸지만, 그럼에도 여전히 '물맛'이 나는 것 같은 밍밍한 과일들을 종종 먹게되는 경우가 있다. 최근 생물학계에서는 간단한 유전자 편집만으로 과일의 당도를 훌쩍 높일 수 있다는 연구 결과가 보고됐다.

16일 학계에 따르면 미국 캘리포니아대학교 연구진 등은 최근 '크리스퍼-캐스9(CRISPR-Cas9)' 유전자 가위 기술을 활용하면 토마토에서 단맛을 내는 포도당·과당 수준을 최대 30% 증가시킬 수 있다고 밝혔다. 이같은 연구 결과는 국제 학술지 '네이처(Nature)'를 통해 발표됐다.

CRISPR-Cas9는 지난 2020년 노벨화학상 수상의 영예를 안은 기술이다. 가장 큰 장점은 생물의 DNA에서 원하는 부위 만을 정확하게 잘라내는 능력이다. 연구진은 이 유전자 가위로 단 2개의 유전자를 편집하면 기존에 대량 생산되던 토마토보다 훨씬 더 달콤한 토마토를 재배할 수 있다고 설명했다.

토마토는 전세계에서 매년 1억8600만톤 이상 생산되는 가장 인기 있는 작물 중 하나다. 토마토도 다른 과일·채소들처럼 긴 시간에 걸쳐 인간의 기호에 맞게 개량돼왔다.

현시대에 재배되는 토마토는 야생 조상보다 최대 100배 더 커졌고, 한 줄기에서 생산되는 양도 획기적으로 늘었다. 하지만 과실의 크기가 더 커진 만큼 토마토의 맛을 책임지는 당의 비율도 더 낮아졌다. 간혹 슈퍼마켓이나 마트에서 산 토마토 등에서 아무 맛도 없는, '밍밍한 맛'이 나는 것도 이 때문이다.

연구진은 대량 재배되는 토마토 종과 이보다 더 단 맛이 강한 야생 종의 유전체를 비교했다. 그 결과 토마토 내 당 생성에 관여하는 효소 분해 단백질을 암호화하는 2개의 유전자를 발견했다. CRISPR-Cas9 기술로 이 2개 유전자를 비활성화시켰을 때 과실의 당도가 눈에 띄게 높아진다는 점을 확인했다.

연구진은 이처럼 간단한 방법으로 토마토의 맛을 높일 수 있는 만큼 향후 산업계, 학계 모두에 큰 영향을 미칠 수 있을 것이라고 내다봤다.

당장 토마토의 품질이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 토마토를 활용해 만드는 '소스(페이스트)' 등의 제품 생산 공정의 효율성도 높일 수 있다. 토마토 소스 등을 생산하는 공정에서는 맛을 향상시키기 위해 과일이 함유하고 있는 물기를 제거하는 과정이 포함되는데, 당도 자체가 높아진 만큼 이같은 과정에 드는 비용을 줄일 수 있을 것이라는 기대다.

또한 이같은 유전자 편집 기술 연구는 향후 과일이 당을 생성·저장하는 방식을 이해하는 데에도 기여할 전망이다. 야생 종에 존재하고 있는 유전적 다양성을 활용해 현대 과채류의 품종을 보다 개선할 수 있고, 개량 과정에서 사라진 유전적 특성을 복구하는 데 활용할 수 있는 잠재력도 있다.

연구진은 "농업 분야 뿐만 아니라 그 너머의 영역에서도 중요한 연구"라며 "이 발견(유전자 편집)은 다른 작물들에도 적용될 가능성이 있다. 과일의 당 생성 메커니즘은 오랫동안 수수께끼였는데, 이번 연구의 열쇠가 된 두 유전자는 다양한 식물 종에서 발견되고 있다"고 전했다.

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