KAIST, 식물 ‘잡종 괴사’막을 품종 개량 전략 제시

작성일 07-21

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- KAIST-국립싱가폴대-영국 옥스퍼드 대학 <br>- 식물 유전자 간 면역 충돌 메커니즘 규명</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="5eELydOJ1Y">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2ff2a3244b9cd57d423cc3883730d53013bcb0597d1bfbeee5602e143d4b98fc" dmcf-pid="1dDoWJIi1W" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 김기정(왼쪽) KAIST 생명과학과 박사와 송지준 교수.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/21/ned/20250721082706226wwnq.jpg" data-org-width="1044" dmcf-mid="XI6Baue71H" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/21/ned/20250721082706226wwnq.jpg" width="658"></p>
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            이번 연구를 수행한 김기정(왼쪽) KAIST 생명과학과 박사와 송지준 교수.[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="6a5ecf611b0ae539bbb9361101df61cf5aec540a8b576a9bbdc2f62af320f39d" dmcf-pid="tJwgYiCnty" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 고유의 면역 시스템을 지닌 식물은 때때로 자신의 단백질 구조를 병원균으로 오인해 스스로를 공격하는 ‘자가면역 반응’을 일으키기도 한다. 특히 서로 다른 품종 간 교배 후, 후손 식물이 건강하게 자라지 못하고 스스로 고사하는 ‘잡종 괴사(hybrid necrosis)’현상은 오랫동안 식물학자와 농업 연구자들에게 해결이 어려운 난제로 여겨져 왔다. 국내외 연구진이 식물 자가면역 반응의 유발 메커니즘을 규명하고, 이를 사전에 예측·회피할 수 있는 신개념 품종 개량 전략을 제시하는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="f0dfe6867cb1a1a820b2b638fa98d7dee5ab84b6fbc4e2f1bd27bed7481a9fcf" dmcf-pid="FiraGnhL1T" dmcf-ptype="general">KAIST는 송지준 교수 연구팀이 국립싱가포르대학(NUS), 옥스퍼드대학 연구팀과 공동연구를 통해, 초저온 전자현미경(Cryo-EM) 기술을 활용, 식물 자가면역 반응을 유발하는 단백질 복합체‘DM3’의 구조와 기능을 규명했다고 21일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="7e4f0634eca4556d22eeb6988f482fe38b6e2d11d624cc26d705ef390c11012b" dmcf-pid="3oOAZgvaYv" dmcf-ptype="general">이번 연구는 식물 잡종 간 교배 시 면역 수용체의 비정상적 반응으로 발생하는‘잡종 괴사(hybrid necrosis)’의 원인을 ‘단백질 구조의 결함’에서 찾았다는 점에서 주목을 받고 있다.</p>
          <p contents-hash="8fd0c1b739a22b7e24fad04fb6eee2509de5483f2d927dfeb7651168a5e28976" dmcf-pid="0gIc5aTNtS" dmcf-ptype="general">이 단백질(DM3)은 원래 식물의 면역 반응에 관여하는 효소인데, ‘위험 조합(DANGEROUS MIX, DM)’이라 불리는 특정 단백질 조합에서 DM3 단백질의 구조가 망가지면서 문제를 일으킨다.</p>
          <p contents-hash="741e2be71eced4563da6d90c0706f8dc1ea1672dd664a888d639c7fa834565b1" dmcf-pid="paCk1Nyj1l" dmcf-ptype="general">특히 DM3의 변이체 중 하나는 ‘DM3Col-0’ 변이체는 6개의 단백질이 안정적으로 결합하며 정상으로 인식되어 면역 반응을 일으키지 않는다. 이에 반해 또 다른 ‘DM3Hh-0’변이체는 6개 단백질 간의 결합이 제대로 안되어 식물은 이를 ‘비정상적인 상태’로 인식하고 면역 경보를 울리며 자가 면역을 유발한다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c616ba75019b19dac26bdebc357d68a95fc02ca7368a9af3c59f90cf0f9eae4e" dmcf-pid="UNhEtjWAYh" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="DM3 단백질 복합체 붕괴 시 식물 자가면역 유발 메커니즘.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/21/ned/20250721082706465gxuc.png" data-org-width="643" dmcf-mid="ZXuZPYKG5G" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/21/ned/20250721082706465gxuc.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            DM3 단백질 복합체 붕괴 시 식물 자가면역 유발 메커니즘.[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="aede733638c4498e1385169e5edcd5ff7648b29f8bd7c88e4ed55f9da52751d7" dmcf-pid="ujlDFAYc1C" dmcf-ptype="general">연구팀은 해당 구조를 원자 해상도의 초저온 전자현미경을 통해 시각화했으며, 면역 유도 능력은 DM3 단백질의 효소 기능 때문이 아닌, ‘단백질 결합력의 차이’때문임을 밝혀냈다.</p>
          <p contents-hash="f36db09976ad06935879df4d24aec50bc03910a1c0d0fe8c3251bee0cdf89c8e" dmcf-pid="7ASw3cGkYI" dmcf-ptype="general">이는 식물이 ‘외부 병원균’뿐만 아니라‘내부 단백질 구조’가 비정상적으로 변화하는 경우에도 이를 병균으로 인식해 면역반응을 일으킬 수 있음을 보여준다.</p>
          <p contents-hash="42d4635fb6a6f6d562a82f2f4f3a0b65e546ffc86d0daaa5e312f3569b0628f1" dmcf-pid="zcvr0kHEHO" dmcf-ptype="general">이번 연구는 서로 다른 품종의 식물을 교배하면서 유전자가 섞이고 단백질 구조가 변할 경우, 식물 면역계가 얼마나 민감하게 변화하며 자가면역반응을 일으키는지 보여주며, 자연교배 및 품종개량 과정에서 발생할 수 있는 유전적 충돌에 대한 이해를 크게 높였다.</p>
          <p contents-hash="35a34e6800881ccd645238e58512f6cc3bd4c00eb8a2e1f450c64c38f95fd407" dmcf-pid="qkTmpEXDHs" dmcf-ptype="general">송지준 교수는 “면역 시스템이 외부 병원균뿐 아니라 자기 단백질의 구조적 이상까지 감지할 수 있다는 사실은 식물 생명공학 및 작물 교배 전략에 새로운 기준을 제시할 것”이라며, “초저온 전자현미경 기반의 구조 분석이 유전자 간 상호작용의 본질을 이해하는 데 중요한 도구가 될 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="e8e19a62cad847f082b6ff2b4953c23cbf0c0b45e00df47dd0b34ef9fc4cd2dc" dmcf-pid="BEysUDZwHm" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘분자 세포(Molecular Cell)’ 7월 17일 출판됐다.</p>
         </section> 
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