시사위크=박설민 기자  기록적 폭염이 이어지면서 산과 숲도 뜨겁게 달궈지고 있다. 이가운데서도 식물들은 뜨거운 햇빛을 양분 삼아 녹음이 우거진다. 이처럼 더위를 이겨내는 식물들의 비밀을 국내 연구진이 밝혀내 주목받고 있다.

한국생명공학연구원(생명연)은 조혜선 식물시스템공학연구센터 박사 연구팀이 식물이 고온 스트레스에 맞서 살아남는 비밀을 분자 수준에서 처음 규명했다고 10일 밝혔다. 기후 적응형 작물 품종 개발과 정밀 유전자 조절 기술 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대되고 있다.

모든 생물의 DNA에는 유전정보가 저장된다. 이 정보를 복사해서 RNA라는 물질로 바꾼다. 이 RNA 안에는 단백질 합성에 필요한 부분(엑손)과 불필요한 부분(인트론)이 섞여 있다. 때문에 불필요한 부분을 정밀하게 편집하는 작업이 필요하다. 

이러한 RNA 편집과정을 ‘RNA 스플라이싱(splicing)’이라 한다. 실제 편집작업을 수행하는 분자 복합체가 바로 ‘스플라이소좀(Spliceosome)’이다. 스플라이이소좀은 RNA를 정확하게 다듬는 일종의 재단사와 같은 역할을 해 식물이 기능적인 단백질을 생산하도록 도와준다.

연구팀은 이 RNA 재단사인 스플라이소좀을 구성하는 핵심조절 단백질인 PP2A B′η(비프라임에이타)을 찾아냈다. 이 단백질은 식물이 고온 환경에 노출됐을 때 스플라이소좀의 작동 스위치를 켜는 역할을 한다. 이 과정에서 RNA 편집이 이뤄지고 식물이 고온 환경에 필요한 단백질을 적시에 만들어낸다.

또한, 연구팀은 비프라임에이타 단백질을 인위적으로 제거하거나 반대로 많이 만드는 실험도 진행했다. 그 결과 이 단백질이 없는 식물은 고온에서 씨앗을 틔우지 못하고 쉽게 죽었다. 반면 비프라임에이타 단백질을 더 많이 가진 식물은 고온 환경에서도 건강하게 잘 자라고 생존율도 높았다.

더불어, 이 단백질이 결핍되면 다수의 유전자에서 RNA 편집이 제대로 이뤄지지 않아 생존에 필수적인 단백질의 생산이 어렵다. 그 결과, 식물이 고온 스트레스에 취약해진다는 분자적 기전도 함께 밝혀냈다.

조혜선 박사는 “앞으로 기후변화로 인해 열에 강한 작물 개발의 중요성은 더욱 커질 것”이라며 “이번에 밝혀낸 비프라임에이타 단백질의 기능은 기후 적응형 작물 품종 개발과 정밀 유전자 조절 기술 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘더 플랜트 셀’에 5월 13일자 온라인판으로 게재됐다.