KAIST"식물 자가면역 비밀 풀었다"…단백질 구조 이상 때문

보도기사

( (왼쪽부터) KAIST 생명과학과 김기정 박사, 송지준 교수 )

식물도 면역 시스템을 갖고 있지만, 때로 자신의 단백질 구조를 병원균으로 오인해 스스로를 공격하는자 가면역 반응을 일으킵니다.

특히 서로 다른 품종을 교배했을 때, 후손 식물이 제대로 자라지 못하고 고사하는 잡종괴사 현상은 오랫동안 풀지 못한 수수께끼였습니다.

국내외 공동연구진이 식물 면역 수용체가 왜 비정상적으로 반응하는지, 그 단서를 단백질 구조에서 찾아냈습니다.

KAIST 송지준 교수 연구팀은 국립싱가포르대학, 영국 옥스퍼드대 연구팀과 공동으로, 초저온 전자현미경 기술을 활용해 식물 자가면역을 유도하는 단백질 복합체 'DM3'의 구조를 원자 수준에서 시각화했습니다.

DM3 단백질 복합체 붕괴 시 식물 자가면역 유발 메커니즘

연구진은 이를 통해 특정 품종 간 교배로 단백질 구조가 비정상적으로 결합하면 식물이 이를 병원균처럼 오인해 면역 반응을 일으킨다는 사실을 밝혀냈습니다.

정상적인 DM3 변이체는 6개의 단백질이 안정적으로 결합해 아무런 문제를 일으키지 않지만, 일부 변이체는 결합이 느슨해 식물이 비정상적인 상태로 인식하고 자가면역 반응을 촉발합니다.

특히, 자가면역 반응은 이 단백질이 가진 효소 기능 때문이 아니라, 단백질 간 결합력의 차이에서 비롯된다는 점도 규명했습니다.

이번 연구는 식물 면역 시스템이 외부 병원균뿐 아니라 내부 단백질 구조의 변화까지 감지할 수 있다는 점을 보여주며 품종 교배 과정에서 발생하는 유전적 충돌에 대한 이해를 크게 높였습니다.

연구진은 향후 이 같은 메커니즘을 사전에 예측하거나 회피하는 전략을 통해 보다 안정적인 품종 개량이 가능해질 것으로 기대하고 있습니다.

이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지, '몰레큘러 셀(Molecular Cell)'에 7월 17일자로 실렸습니다.

TJB 대전방송 (사진 카이스트)

김건교 취재 기자 | kkkim@tjb.co.kr