“식물 고온 스트레스 분자 해법”…한국생명공학연구원, 작물 적응 기제 규명

식물의 고온 스트레스 극복 원리가 국내 연구진에 의해 분자 수준까지 규명됐다. 한국생명공학연구원 식물시스템공학연구센터 조혜선 박사 연구팀은 식물이 극심한 폭염 환경에서 생존할 수 있도록 돕는 핵심 분자 메커니즘을 밝혀내, 기후변화 시대 대응을 위한 농생명산업 기술 발전이 기대된다. 업계는 이번 발견을 차세대 기후 적응형 작물 개발 경쟁의 새로운 전환점으로 보고 있다.

연구팀은 식물의 유전자 정보가 담긴 DNA에서 RNA로 정보를 전달할 때, ‘스플라이소좀(Spliceosome)’이라는 복합체가 RNA를 정밀하게 편집(스플라이싱, splicing)해 생존에 꼭 필요한 단백질을 만들어내는 과정을 주목했다. 특히, 스플라이소좀이 고온 환경에서 정상적으로 작동함을 보장하는 핵심 조절 단백질인 ‘PP2A B′η(비프라임에이타)’를 세계 최초로 밝혀냈다.

이 단백질은 식물이 뜨거운 온도에 노출될 때 스플라이소좀의 ‘작동 스위치’ 역할을 하며, RNA 편집 및 단백질 합성을 적시에 촉진한다. PP2A B′η 단백질이 결핍된 식물은 고온 속에서 씨앗이 발아하지 못하고 쉽게 죽는 반면, 충분히 발현된 식물은 폭염 환경에서도 높은 생존율을 보였다. 연구팀은 유전자 조작 실험을 통해 이 결과를 반복적으로 입증했다.

PP2A B′η의 결핍은 여러 생존 필수 유전자에서의 RNA 편집 실패로 이어져, 고온 스트레스에 직접적으로 취약해지는 분자적 기전임이 입증됐다. 즉, 이 단백질이 식물의 환경 적응성과 생존성에 직결되는 유전자 정밀 제어 장치 역할을 하는 셈이다.

이번 연구는 작물 개량, 정밀 유전자 편집, 농업용 생명공학 등 다양한 분야에서 실제 활용도가 높을 것으로 평가된다. 폭염과 극한기후 현상이 잦아지는 현재, 신품종 개발과 작물 생존력 확보를 위한 정밀 유전자 조절기술의 실효성이 빠르게 입증되고 있다는 분석이다. 미국과 유럽에서는 유사 개념의 유전자 조절 시스템 발굴 경쟁이 심화되고 있으며, 데이터 기반 농업 바이오 혁신 흐름과도 맞물린 움직임으로 해석된다.

연구 결과는 세계 식물분야 권위지 ‘더 플랜트 셀(The Plant Cell)’에 게재돼 학계 주목을 받고 있다. 조혜선 박사는 “기후변화에 효과적으로 대응할 수 있는 고온 내성 작물 품종개발과 정밀 유전자 조절기술 분야에서 국제 선도지위를 확보할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 산업계는 이번 기술이 실제 농생명시장 안착으로 이어질지 주목하고 있다.