KAIST, 식물 자가면역 유발 단백질 'DM3' 구조·기능 규명

'DM3' 변이체 간 단백질 결합력 차이로 자가면역 유발 확인
작물 품종 개량 및 생명공학 분야에 중요한 기초 자료 제공

DM3 단백질 복합체 붕괴 시 식물 자가면역 유발 메커니즘 규명. (KAIST 제공. 재판매 및 DB금지)2025.7.21/뉴스1

(대전=뉴스1) 이동원 기자 = 한국과학기술원(KAIST) 송지준 교수 연구팀은 국립싱가포르대학(NUS), 옥스퍼드대학 연구팀과의 공동연구를 통해 식물 자가면역 반응을 유발하는 단백질 복합체 'DM3'의 구조와 기능을 규명했다고 21일 밝혔다. 이는 초저온 전자현미경(Cryo-EM) 기술을 활용한 연구 성과다.

본 연구는 식물 품종 간 교배 시 발생하는 '잡종 괴사(hybrid necrosis)'의 원인을 '단백질 구조의 결함'에서 찾았다는 점에서 주목받고 있다.

DM3 단백질은 식물의 면역 반응에 관여하는 효소나, 특정 단백질 조합인 '위험 조합(DANGEROUS MIX, DM)'에서 DM3 단백질의 구조적 변형이 발생하면 문제가 유발된다.

특히, 'DM3Hh-0' 변이체는 단백질 간 결합이 불안정하여 식물이 이를 비정상으로 인식, 자가 면역 반응을 일으킨다.

연구팀은 초저온 전자현미경으로 해당 구조를 시각화하여, 면역 유도 능력이 DM3 단백질의 효소 기능이 아닌 '단백질 결합력의 차이' 때문임을 밝혔다. 이는 식물이 외부 병원균뿐만 아니라 내부 단백질 구조 이상도 병원체로 인식하여 면역 반응을 유발할 수 있음을 의미한다.

이번 연구는 서로 다른 품종 간 유전적 충돌(Genetic Incompatibility) 발생 시 식물 면역계의 민감한 변화를 보여줌으로써, 자연교배 및 품종개량 과정에서의 유전적 충돌 이해도를 높였다.

KAIST 송지준 교수는 "이번 연구는 면역 시스템이 자기 단백질의 구조적 이상까지 감지할 수 있음을 보여주며, 식물 생명공학 및 작물 교배 전략에 새로운 기준을 제시할 것"이라고 전했다.

본 연구는 KAIST, 국립싱가포르대학, 옥스퍼드대학의 공동 연구 성과로, 국제 학술지 '셀'(Cell)의 자매지인 '분자 세포'(Molecular Cell)에 지난 17일 게재됐다.

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