식물도 자체 ‘구조 신호’ 보낸다

과학기술

식물도 자체 ‘구조 신호’ 보낸다
스트레스 받으면 신경전달물질 생성

2015.07.29 17:10 김병희 객원기자

식물은 동물과 같은 신경시스템을 갖고 있지 않음에도 불구하고 스트레스를 받을 때 동물들과 같은 신경 신호를 보낸다는 연구 결과가 나왔다.

호주 연구위원회 식물성 에너지 생물학 고등연구원[Australian Research Council (ARC) Centre of Excellence in Plant Energy Biology] 연구진은 식물들이 동물과 같은 전기 화학적 복합신호를 가지고 식물 특유의 기구를 통해 주위 환경에 반응한다는 사실을 처음으로 발견해 29일자 ‘네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications)에 발표했다.

논문의 시니어 저자인 매튜 길리엄(Matthew Gilliham) 호주 아델라이드대 농대 교수는 “우리는 오래 전부터 식물들이 가뭄이나 고염분, 바이러스, 산성 토양이나 극한 온도와 같은 환경변화에 처해 스트레스를 받으면 동물의 신경전달물질인 감마아미노낙산(GABA, gamma-aminobutyric acid)를 만들어낸다는 사실을 알고 있었다”며, “GABA가 원래부터 식물에 있는 신호물질인지는 확실치 않으나, 우리는 식물들이 GABA를 동물과 유사한 방식으로 결합해 스트레스 환경에 노출됐을 때 성장을 조절하는 전기 신호를 만들어낸다는 사실을 발견했다”고 밝혔다.

신경 시냅스에서 감마아미노낙산(GABA)의 생성과 분비, 활동과 파괴를 그래픽으로 형상화한 그림 ⓒ Bilz0r (Wikipedia)

스트레스 저항성 작물 연구에 활용 가능

연구팀은 식물들이 GABA에 반응한다는 것을 확인한 후 식물들의 스트레스에 대한 반응 방식을 바꿀 수 있는 새로운 가능성을 열었다는 사실에 고무됐다.

논문의 공저자인 스티븐 티어만(Stephen Tyerman)교수는 “농작물이 직면하고 있는 병충해나 열악한 환경조건과 같은 주요 스트레스들은 지구 전체에서 식용작물의 수확을 감소시키는 가장 큰 원인이며 이것은 결국 지구촌의 식량 부족으로 이어진다”고 말했다.

그는 “식물들이 스트레스 신호의 하나로서 GABA를 활용한다는 사실을 알아냄으로써 식량 안정을 위해 스트레스 저항성 작물을 많이 보급하려는 지구적 노력에 도움이 되는 새로운 도구를 얻게 됐다”고 덧붙였다.

식물 추출 신약 개발에도 도움

GABA를 결합하는 식물의 단백질과 동물의 그것과는 기능이 같음에도 불구하고 신경전달물질로 상호작용하는 영역에서만 서로 닮았을 뿐 다른 부분에서는 크게 다르다.

공저자의 한 사람인 수니타 라메쉬(Sunita Ramesh) 박사는 “이번 연구는 GABA가 어떻게 식물과 동물계에서 똑같이 신호를 전달하는 메신저로 채택이 됐을까 하는 흥미로운 의문을 불러일으킨다”며, “GABA가 양쪽에서 따로 분리된 채 진화됐을 것으로 보인다”고 말했다.

연구팀은 또 이번 연구가 식물에서 특별하게 추출된 약들이 왜 사람들의 진정제나 항간질약으로 쓰이는가를 설명해 준다고 말한다. 이 약들은 식물과 동물 모두의 GABA 신호체계에 속한 단백질들과 상호작용을 할 수 있으며, 이 같은 사실은 다른 ‘식물 GABA 중개자’에 대한 지속적인 연구를 통해 의약부문에서의 활용도를 높일 수 있을 것으로 보인다.

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