[과학&대덕특구] 시계가 잎이 떨어질 때를 알려준다

낙엽을 만드는 식물의 노화 메커니즘이 밝혀졌다.

5일 기초과학연구원에 따르면 식물 노화·수명 연구단 연구팀이 식물의 하루(24시간 주기)를 인지하도록 하는 일주기 생체시계 유전자가 주요 노화 유전자의 발현에 영향을 미쳐 잎의 노화를 조절할 수 있음을 규명했다.

식물은 하루 주기를 인지하는 일주기 생체시계 시스템을 지니고 있다. 이 시스템을 통해 언제 잎을 펼칠지, 꽃을 피울지 등 생애에 중요한 시기를 결정할 수 있다. 최근 식물 노화에 관여하는 유전자들의 발현이 이러한 일주기 리듬에 영향을 받는다는 단서가 보고되기 시작했으나, 일주기 생체시계와 노화 유전자 발현과의 상관관계를 구체적으로 규명한 연구는 없었다.

IBS 식물 노화·수명 연구단 연구팀은 모델 식물인 애기장대를 이용, 식물의 일주기 시계를 조절하는 유전자가 식물 노화 핵심 유전자인 오래사라1의 발현을 직·간접적으로 조절해 결국 잎의 노화에도 영향을 미친다는 사실을 발견하는 데 성공했다. 앞서 연구팀은 2009년 연구에서 3가지 유전자가 식물의 노화를 조절함을 밝히고 이 중 하나를 수많은 유전자 중 오래 살게 하는 유전자군이라는 의미로 `오래사라`라고 이름 붙였다.

이번 연구는 단순히 시간의 흐름에 따른 노화가 아닌, 일주기 리듬에 따른 보다 세밀한 노화의 메커니즘을 규명한 것에 의의가 있다.

연구진은 식물의 일주기 생체시계를 담당하는 여러 유전자 중, 아침에 활성화되는 PRR9라는 유전자가 오래사라1 유전자의 발현에 중요한 역할을 수행한다는 사실을 알아냈다. PRR9은 오래사라1 유전자를 직접 활성화 시키거나 오래사라1 유전자의 발현을 막는 마이크로 RNA를 억제하는 간접적인 방식으로 잎의 노화를 촉진하는 것으로 확인됐다.

이번 연구는 잎의 노화에 관여하는 핵심 유전자 오래사라1의 발현이 선형적으로 조절되는 생체 회로 외에도 일주기 시계에 따라 진동 형태로 조절되는 생체시계 회로도 있음을 새롭게 밝혔다. 이러한 생체시계 회로를 통해 식물 잎은 노화를 보다 미세하게 조절할 수 있는 것이다.

이용민 기자

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