식물의 특수한 신진대사 위한 다양한 유전자 패턴 존재 예측

이승연 미국 카네기 과학연구소 연구팀 연구, 다양한 식물기반 복합물질 발견 기여 전망

왼쪽부터 이승연 책임연구원, 채리 박사, 김태형 박사

아주경제 이한선 기자 = 식물의 특수한 신진대사를 위한 유전자 패턴이 예상보다 훨씬 다양하게 존재한다는 연구 결과가 나왔다.

미국 카네기 과학연구소 이승연 책임연구원(교신저자)이 주도하고 교포 2세인 채리 박사(제1저자), 유학생인 김태연 박사(제2저자)가 참여한 연구팀은 조류와 이끼, 잔디와 함께 농업적으로 중요한 식물인 옥수수, 콩, 카사바 등 16가지 다른 종의 신진대사를 위한 유전적 특징을 비교하고 특수한 신진대사를 위한 유전자가 예상보다 다양하게 존재한다는 것을 컴퓨터 분석을 통해 밝혀냈다.

이승연 책임연구원은 13세에 미국으로 이민을 간 교포 과학자로 카네기 과학연구소에서 식물 생물학 연구실을 맡고 있다.

이번 연구 결과는 2일 미국 과학전문지 사이언스에 게재됐다.

이승연 책임연구원은 “식물들은 동물들과 달리 도망을 갈 수 없어 화학적으로 발달돼 있고 복합물질을 많이 만든다”며 “기존에 알려진 식물의 신진대사 유전자 클러스터가 12종이었지만 연구 결과 식물 한 종만 150개 이상이 존재하는 것으로 예측됐고 여러 종을 감안하면 수천종으로 상상하지도 못할 정도로 많이 있을 것으로 예상된다”고 말했다.

이 분야를 연구하는 과학자가 드문 가운데 지금까지 식물의 신진대사 관련 유전자 클러스터가 소수만 밝혀졌다는 것이 이 책임연구원의 설명이다.

이 연구원은 “아스피린과 같은 약물이 만들어지려면 여러 유전자들이 모여 화학반응을 일으켜야 한다”며 “게놈 내에는 이렇게 함께 일하는 유전자들이 모여 있는데 이 같은 클러스터가 예상보다 많다는 것이 연구결과 나왔다”고 설명했다.

연구결과는 식물의 신진대사 결과로 산출되는 복합물질이 약물의 3분의 1을 차지하고 있는 가운데 식물기반의 유용한 복합물질을 발견하는 데 도움을 줄 전망이다.

연구에는 컴퓨터 스스로 유형을 찾을 수 있도록 하는 미션 러닝 프로그램을 활용했다.

미션 러닝 프로그램은 인터넷 포털의 검색에도 활용되고 있다.

이처럼 데이터 분석을 통한 생물학 연구를 컴퓨테이셔널 바이올로지, 시스템스 바이올로지라고 부른다.

연구진은 생존에 필수적인 주요 신진대사와 다른 식물들이 특수한 환경에서 영향을 주고받도록 하는 신진대사의 각각의 진화 경로를 분석했다.

분석 결과 특수한 신진대사를 위한 유전자가 주요 신진대사를 위한 것보다 더 광범위하게 존재한다는 것을 발견했다.

식물 혈통의 역사를 추적할 수 있는 게놈의 이러한 유전자군은 특수한 신진대사의 차이가 식물 진화에 있어서 주요 분기점 이후에 일어났다는 것을 제시한다고 연구진은 밝혔다.

사막에 핀 꽃의 클로즈업 사진, 연구 결과 식물에는 특수 신진대사에 관여하는 유전자 클러스터가 보다 광범위하게 존재하는 것으로 나타났다 [사진제공 : 이승연 책임연구원]