[과학을 읽다]고구마에서 '기후변화' 대응법 찾다

국내 연구팀, 환경스트레스 내성에 관여하는 신규 단백질 기능 규명

[사진=아시아경제DB]

[아시아경제 정종오 기자] 고구마가 기후변화 대응에 대한 실마리가 될 것으로 기대됩니다. 구황작물에서 지금은 건강식으로 받아들여지고 있는 고구마에서 국내 연구팀이 항산화활성 물질 축적과 환경스트레스 내성에 관여하는 신규 단백질의 기능을 규명했습니다.

이번 연구 결과는 앞으로 글로벌 기후변화에 대응하는 재해내성 산업식물 개발에 활용할 수 있을 것으로 전망됩니다. 고구마에서 항산화활성 물질인 카로티노이드 축적과 환경스트레스(고온 등)에 내성을 갖게 하는 '고구마 Orange 단백질(IbOr)'의 기능이 밝혀졌습니다.

카로티노이드(carotenoid)는 탄소수 40개로 구성된 지용성의 테르펜계 화합물로 옅은 노란색, 오렌지색, 붉은색 식물색소를 가지며 모든 식물에 존재합니다. 토마토, 당근, 고구마, 오렌지 등에 많이 포함돼 있습니다.

베타카로틴을 많이 함유하는 고구마(품종 신황미)에서 분리한 Orange 단백질이 카로티노이드를 축적해 식물의 광합성을 정상적으로 할 수 있도록 하는 기능을 밝힌 것입니다.

식물(고구마, 애기장대 등)들은 스트레스 조건 아래에서 Orange 단백질이 PSY 단백질의 활성을 안정화시켜 카로티노이드 축적과 고온 등 환경스트레스에 내성을 갖게 되는 것을 처음으로 밝혀낸 성과입니다.

PSY(Phytoene synthase)는 카르티노이드 생합성의 첫 단계에서 탄소수 40개인 파이토엔 (phytoene)으로 중합하는데 관여하는 촉매(효소)입니다. 이 단계가 정상적으로 진행되지 않으면 식물생존에 중요한 각종 카르티노이드계 화합물을 만들지 못하게 됩니다.

이번에 특성이 규명된 Orange 단백질은 모든 식물에 적용이 가능합니다. 카로티노이드계 항산화물질(베타카로틴 등)을 고생산하고 고온스트레스 등 재해에 강한 산업식물을 개발하는데 활용할 수 있습니다.

이번 연구는 한국생명공학연구원(원장 장규태) 식물시스템공학연구센터 곽상수 박사팀(교신저자: 곽상수박사, 공동제1저자: 박세연, 김호수박사)과 경상대 이상열 교수팀(공동저자: 이상열, 정영준박사)이 공동으로 수행했습니다.

연구 결과는 네이처(Nature)가 발행하는 저명학술지 'Scientific Reports' 9월16일자 온라인 판(논문명: Orange protein has a role in phytoene synthase stabilization in sweetpotato)에 실렸습니다.

곽상수 박사는 "국내외 척박한 토양에 대량재배하면 인류가 당면한 기후변화, 사막화방지뿐 아니라 식량, 사료, 산업소재(바이오에너지 등)를 확보할 수 있어 블루오션 시장을 개척할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했습니다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr