DGIST, 식물 잎 노화 조절 분자 스위치 원리 규명

DGIST 뉴바이올로지학과 연구진./DGIST 제공

DGIST(대구경북과학기술원) 뉴바이올로지학과 임평옥, 이종찬, 김민식 교수 공동 연구팀이 식물 잎의 노화 시점을 결정하는 새로운 분자 메커니즘을 세계 최초로 규명했다. 

이번 연구는 식물학 분야 국제 학술지 ‘네이처 플랜츠(Nature Plants, IF 13.6)’에 게재됐다.  

연구팀은 핵에서 생성된 RNA가 엽록체로 이동해 잎의 노화를 조절하는 과정을 발견했다. 특히, ‘CHLORELLA RNA’라는 긴 비번역 RNA(lincRNA)가 엽록체 내 RNA 중합효소 복합체(PEP complex)와 결합해 엽록체 유전자 발현을 제어함으로써 광합성 기능 전환 및 노화를 유도한다는 사실을 확인했다.  

엽록체는 식물 성장에 필요한 에너지를 생산하지만, 노화 시 분해되어 종자 또는 줄기로 이동해 다음 세대를 위한 영양분으로 재활용된다. 그러나 이 과정의 정확한 조절 원리는 알려지지 않았었다. 

연구팀은 모델식물인 애기장대를 활용해 CHLORELLA RNA가 엽록체 기능 전환의 ‘스위치’ 역할을 한다는 것을 증명했다.  

또 ‘GLK 전사인자’가 CHLORELLA RNA 발현을 조절하는 것을 확인했다. 성장기에는 GLK가 CHLORELLA RNA 발현을 높여 광합성을 유지하지만, 노화 시작 시 GLK 활성이 감소하며 CHLORELLA RNA가 줄어들어 엽록체 분해와 기능 소실을 유도한다는 메커니즘을 규명했다.  

임평옥 교수는 “이번 연구는 긴 비번역 RNA의 노화 조절 원리를 제시한 점에서 학문적 의의가 크다”며 “RNA 이동 추적 기술과 단백질 상호작용 분석 등 융합 연구 방법론을 통해 작물 생산성 향상에 기여할 수 있을 것”이라고 설명했다.  

이 연구는 한국연구재단 중견연구자 및 기초연구실 사업의 지원을 받았으며, DGIST 강명훈 박사, 이주현 박사, 김진광 학생(이상 제1저자)과 연세대 양성욱 교수팀 등이 공동으로 참여했다.  

/김락현기자 [e-mail]