식물도 빛조절 조리개 있다

포항공대, 유전자 발견…학술지 ‘셀’에 실려

광합성에 필요한 햇빛의 양을 식물체가 최적의 상태로 흡수하도록 조절하는 유전자가 발견됐다.

포항공대 생명과학과 남홍길 교수와 유종상 연구원(박사과정)은 10일 “금호생명환경과학연구소와 독일 프라이부르크대학 연구팀과 공동연구를 벌여, 빛을 수용하는 식물 단백질인 ‘피토크롬’을 적절히 조절해 필요한 만큼의 햇빛을 흡수하게 하는 새로운 유전자를 발견하고 그 작용원리를 규명했다”고 밝혔다. 이는 식물에도 동물 눈동자의 홍채나 카메라 조리개처럼 빛의 양을 조절하는 정교한 생화학적 조절 과정이 존재함을 입증한 것이다. 이 연구성과는 저명 생물학술지 <셀> 11일치에 실린다.

빛을 흡수하는 색소 단백질 ‘피토크롬’은 이미 1952년 미국 생물학자에 의해 알려졌으나, 햇빛의 양과 밝기를 조절해 식물 세포가 햇빛 에너지를 최적의 상태로 활용하는 원리는 지금까지 명확히 규명되지 못했다.

연구팀은 2001년부터 ‘애기장대’라는 실험용 식물을 대상으로 광합성 과정에서 피토크롬과 직접 결합하는 단백질을 찾아오다가, 이번에 피토크롬의 햇빛 정보를 최적화하는 기능의 새로운 유전자와 단백질을 발견했다. 이 유전자는 ‘피에이피피(PAPP)-5’로 명명됐다.

연구팀은 “피토크롬은 빛을 받으면 활성화하는데, 여기에 인산이 어떤 모양으로 달라붙느냐에 따라 햇빛 정보를 전달하는 정도와 피토크롬의 수명이 달라진다는 사실이 밝혀졌다”며 “피에이피피-5 유전자는 이런 인산화 반응을 다양하게 조절하는 것”이라고 설명했다.

연구팀은 유전자 조작으로 이 유전자의 기능을 강화하면 빛에 대한 민감성은 정상보다 20~30%나 증가해, 적은 양의 햇빛으로 생육하는 농작물을 개발하거나 일조량이 적은 곳에서도 높은 수확을 올리는 일이 가능해질 것으로 기대했다. 오철우 기자 [e-mail]