병원균을 탐지, 방어하는 식물체의 기작 규명

KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 2010-03-04

식물체가 세균침입을 어떻게 방어하는 지를 알게 된다면, 인체 혹은 동물성 병원균의 감염에 대해서도 효과적으로 대처할 수 있을 것으로 과학자들은 예측한다. 미국 텍사스 대학(Texas A&M University)의 연구진은, 실험실에서 널리 사용하는 식물체인 아라비돕시스에는 병을 일으키지 않으면서, 토마토에는 병을 일으키는 특정 세균에 주목하여, 세균이 어떻게 감염대상을 선택하는 지에 관한 연구를 수행하였다. 연구 책임자인 히사시 코이와 (Hisashi Koiwa) 박사는 독일, 스위스의 연구팀과의 공동연구를 통해 아라비돕시스 (arabidopsis)에 돌연변이를 일으켜 면역 작용이 어떻게 변하는 지를 연구하였으며, 이 연구 성과를 국제생물화학회지(Journal of Biological Chemistry) 최근호에 발표하였다. 코이와 박사는 “수 많은 세균이 존재하는 환경에서 인간은 어떻게 건강하게 살 수 있는가? 특정 개체의 병원균은 다른 개체에는 그렇지 않은가? 가령, 같은 병원균이 토마토는 감염시키고 아라비돕시스는 그렇지 않은가?”라는 기본적 의문들이 이번 연구의 배경이라고 밝혔다.연구진은 식물체가 어떻게 식물체가 세균의 침입을 방어하는 지를 알기 위해서, 아라비돕시스의 돌연변이 10종을 대상으로 세균의 감염여부를 관찰하였다. 코이와 박사는 “세균병이 감염된 돌연변이가 있다면, 보호 기작에 관여하는 유전자를 식물체로부터 찾을 수 있다”고 설명했다. 연구진은 다양한 분자활동이 이루어지는 세포수준에서 식물체를 관찰하였다. 구체적인 작용 기작을 이해하기 위해서, 코이와 박사는 “N-glycan 수용체와 리간드 와 같은 세포성분에 주목하였다”고 밝혔다. N-glycan은 다당체로서 단백질 접힘과 같은 생물학적 현상에 관여하는데, 이 기능이 원할하지 못하면 질병으로 이어진다고 한다. 수용체 (receptor)는 N-glycan으로 연결된 단백질로서, 리간드 (ligand)에 접촉하여 신호를 전달받고 활성을 얻는다. 서로 다른 N-glycan 구조를 갖는 돌연변이 개체들을 대상으로 한 실험에서, 연구진은 특정 N-glycan구조가 침입세균을 인지하는 수용체의 기능에 매우 중요한 요소임을 발견하였다. 즉, 이 다당체가 병원균을 인지하면, 감염을 저해시켜 식물체의 면역을 유지시킨다. 많은 학자들이 병원균의 감염경로와 분자적 메커니즘을 연구하고 있는데, 특정 개체의 병원균 방어 기작을 감수성 생물체에 이식하는 방법이 병의 감염으로부터 탈출 할 수 있는 매우 효과적인 방안이 될 것이라고 코이와 박사는 말했다. 마찬가지로, 식물체 육종에서도 단순히 병 저항성 종을 찾는 육종방법 보다는, 분자적 저항 기작을 이식하여 병원균의 침입이 불가능한 새로운 품종을 개발하는 것이 더 나은 방안일 수도 있다고 주장했다. 또한, “저항성 측면에서도, 식물체의 면역작용이 활발하다면, 처음부터 병원균이 식물체 내로 들어 오지 못하도록 해서 병에 걸리지 않을 것”이라고 덧붙였다. - 자료 원문 : 미국 텍사스대학 홈페이지 (http://agnews.tamu.edu/showstory.php?id=1788) - 관련 논문 : Pattern Recognition Receptors Require N-Glycosylation to Mediate Plant Immunity J. Biol. Chem. 2010 285: 4629-4636. (http://www.jbc.org/content/285/7/4629.abstract) 출처 : http://agnews.tamu.edu/showstory.php?id=1788