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▲ 이상열 경상대 교수. ⓒ 이우기

▲ 이상열 경상대 교수. ⓒ 이우기

덥고 메마른 땅, 즉 사막에서 자라는 식물이 고온-건조한 날씨에 어떤 반응과 대응 체계를 갖는지를 규명한 국내 교수의 논문이 세계적으로 유명한 학술지에 실려 관심을 끈다.

경상대는 이상열 교수(경상대 환경생명과학 국가핵심연구센터 소장)팀이 연구한 "식물 특이 단백질인 AtTDX의 구조와 기능변화에 의한 고온 저항성 기작 규명(Heat-shock dependent oligomeric status alters the function of a plant specific thioredoxin-like protein, AtTDX)"이란 논문이 <미국 국립과학원회보(PNAS)> 16일자에 게재됐다고 밝혔다.

<PNAS>는 생명과학 분야에서 세계적으로 유명한 학술지로서 인용지수(IF)는 10.0으로 평가되고 있다. 이상열 교수는 1년 전 논문을 <PNAS>에 제출했으며, 몇 차례 수정과정을 거쳐 이번에 게재하게 되었다.

이상열 교수는 "세계적 수준의 잡지로, 게재하기까지 엄격한 심사과정을 거치고, 대개 논문을 제출하면 게재 비율은 10% 정도에 그친다"면서 "논문은 1년 전에 냈는데 심사하는 학자들이 의문을 가지는 사실들에 대해 답변을 보내는 등 몇 차례 수정 과정을 거쳤다"고 밝혔다.

이상열 교수팀이 발표한 논문은 "덥고 메마른 땅 사막에서 자라는 식물은 찌는 더위와 타는 건조함을 도대체 어떻게 견뎌내는지, 사막에서도 잘 자라는 식물을 개발하면 식량난과 황사현상 같은 환경으로 인한 재난을 극복할 수 있을지"에 대한 궁금증을 풀어주고 있다.

이 교수팀은 "고온과 건조 스트레스 저항성 핵심유전자 분리와 식물체 도입에 의한, 고온과 건조 스트레스 저항성 형질전환 식물체를 개발할 수 있는 계기를 마련했다"고 밝혔다. 이 식물을 이용함으로써 기후변화와 지구 온난화로 인한 사막화를 예방하는 데 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

교육과학기술부와 한국과학재단이 지원하는 국가핵심연구센터(NCRC)인 경상대 환경생명과학 국가핵심연구센터 소장 이상열 교수팀은, 생명체의 산화환원 반응에서 중요한 기능을 수행하는 티오레독신 계열의 단백질(AtTDX)이 고온 처리에 의하여 저분자량의 단백질에서 빠른 속도로 고온에서 안정한 거대분자 복합체로 구조적 변신을 수행한다는 사실을 밝혀냈다.

이상열 교수팀은 또한 이러한 구조변화는 이황화 환원제 기능의 단백질을 샤페론(chaperone)이라는 새로운 기능의 단백질로 변신시킴으로써 고온과 건조 스트레스에 의하여 기능을 상실하며 죽어가는 많은 주요 생체 고분자들의 변성을 방지함으로써 식물체를 강력하게 보호하게 된다는 연구 성과를 도출하였다.

이상열 교수 연구팀은 그동안 식물체의 스트레스 저항성 생체방어 메커니즘 규명과 이를 통한 환경 내성 형질전환 식물체 개발에 관한 연구를 지속적으로 수행하는 등 지구 온난화에 의한 사막화 방지 등의 연구에 많은 노력을 기울이고 있다.

실제 이러한 연구결과, 2004년에는 환경 내성 형질을 나타내는 단백질의 기능과 구조변화 조절 연구결과로 '셀'(Cell)지에 논문을 발표한 바 있으며 사막화 방지 가능성이 있는 다수의 식물체를 개발하고 있다.

이상열 교수는 "이번 연구 성과의 중요성은 심각하게 진행되는 지구온난화 및 세계적 기후변화에 의한 사막화나 황사 등의 환경문제를 생명공학적 방법을 통하여 근본적으로 해결할 수 있는 스트레스 저항성 식물체 개발에 대한 메커니즘을 규명한 것"이라고 말했다.

이어 그는 "이번에는 모델식물을 갖고 연구한 것인데, 앞으로 사막에서 작물을 생산하려면 또 다른 연구를 해나가야 한다"면서 "이번 연구를 토대로 앞으로 사막에서 감자 등 작물을 생산하는 길도 열 수 있게 되었다고 보면 된다"고 설명했다.