코넬 대학의 보이스 톰슨 연구소(Boyce Thompson Institute)의 연구자들이 그 과정에서 일어나는 신호를 규명했는데 그 메커니즘에 관계된 물질이 바로 최대 속도로 신호를 전달하기 위해 식물의 면역 체계를 대기시키는 아스피린(aspirin) 유사 화합물인 메틸 살리실산염(methyl salicylate) 이다.
전세계적으로 매년 농업 생산의 10%가 병으로 손실을 입는다. (GTB2007020510) 경제적인 손실 뿐만 아니라 과도한 농약의 사용을 줄이기 위해서 내병성 작물 개발이 필요한데, 이를 위해서는 어떠한 경로를 통해서 병원균들이 식물체 내로 침입하여 병을 일으키며 이에 대응해서 식물은 어떻게 반응하며 또 어떤 기작을 통해 저항성을 나타내는지를 규명하는 하는 것이 중요하다.
이번 연구에서, 연구진은 식물 방어 기작 중 하나인 전신습득저항성(systemic acquired resistance, SAR)을 유발하는 인자를 밝힌 연구 결과를 10월 5일자 학술지 “Science” 에 보고하였다.
전신습득저항성이라 부르는 현상은 일종의 유도 저항성으로서 첫 번째 감염에 의해 활성화되고 저항성 유전자와 관계없이 전 식물체로 퍼지게 되는데, 식물의 감염된 부위에서 비감염 부위로 신호의 이동을 필요로 한다.
이 신호의 이동에 관여된 분자가 메틸 살리실산염이다. 살리실산(salicylic acid, SA)의 대표적인 에스테르인 메틸 살리실산염은 천연에서 동록유와 자작 나무유의 주성분이며 식물 정유에 포함되어 있다. 공업적으로는 살리실산과 메탄올을 산 존재하에 반응시켜 만들어내며 과자 치약, 껌 등의 향료와 소염제, 신경통 치료를 위한 연고 도포제로 사용되고 있고 여전히 광범위하게 전세계적으로 사용되는 약물이다. (참조 URL1)
기존 연구에서 연구팀은 1990년대에 살리실산(SA)과 산화 질소(nitric oxide, NO)가 식물에서 두 결정적인방어 신호 전달 분자라는 것과 인간 건강에 중요한 역할을 한다고 보고하였고, 다음 2003년과 2005년에는 학술지 “PNAS”에 살리실산 결합 단백질 2(salicylic acid-binding protein 2, SABP2)라고 하는 효소가 전신성 습득 저항성에 필요하며 면역반응을 유도하지 못하는 생물학적으로 비활성적인 메틸 살리실산염을 생물학적 활성이 있는 살리실산으로 전환한다고 보고하였다.
식물이 병원체에 의해 공격받은 후에, 그들은 방어를 활성화시키기 위해 감염부위에서 살리실산을 생산한다. 일부 살리실산은 메틸 살리실산염으로 전환되며 SABP2에 의해 다시 살리실산으로 전환된다.
감염된 잎이나 상위 감염되지 않은 잎에서 SABP2가 정상이거나, 작동하지 않거나 또는 돌연변이된 식물을 이용하여 연구진은 SABP2가 감염되지 않은 잎에서 전신 습득 저항성을 적절히 발달시키기 위해 활성화된다는 것을 보였다. 반면 감염된 잎에서 SABP2는 SA와 결합하여 비활성화 된다.
이 비활성은 메틸 살리실산염이 축적되는 것을 가능하게 한다. 그것은 체관부(혹은 양분을전달하는 관)를 통해 비감염된 조직으로 흐른다. 그곳에서 SABP2는 그것을 활성적 살리실산으로 다시 전환시키고 식물의 방어를 작동시킨다. 연구진은 왜 식물이 이 호르몬을 비활성화된 형태로 감염되지 않은 조직에 보내서 메틸기를 제거함에 의해 활성화시키는지 그 이유는 확실치 않다고 말한다.
이 연구는 어떻게 살리실산 같은 호르몬이 그 자체의 구조를 활성화시켜 조절할 수 있는지, 그리고 그 자체의 활성을 책임지는 효소를 어떻게 조절하는지에 대한 통찰력을 제공한다.
연구진은 이 신호의 수준을 조절하는 효소와 식물 전체를 통틀어 방어를 활성화시키기 위해 감염 부위로부터 이동하는 신호를 규명함으로써 스스로 방어할 수 있는 식물의 능력을 강화시키는 신호를 조절할 수 있는 단계에 와있다고 말했다.
유전 공학을 이용해 식물의 면역력을 강화시키는 그들의 연구방법은 농작물 생산 증가와 살충제의 사용을 감소시키는 데 큰 도움을 줄 수 있다.
http://www.physorg.com/ 제공: kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2007.10.21 15:59
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