하루24시간 '일주기 생체시계' 식물 노화에 영향..노화시계 규명 성큼

기사입력 : 2018년08월05일 12:00

최종수정 : 2018년08월05일 12:02

일주기 시계 유전자 PRR9, 오래사라1 유전자 통해 식물노화 조절
"식물 노화 조절하는 '노화시계' 규명 기대감 커져"
기초과학연구원(IBS) 식물노화수명연구단 PNAS 논문 발표

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 지구에 사는 거의 모든 생명체는 지구 자전에 의해 생기는 주기적 환경 변화에 적응하기 위한 내부 시스템을 갖고 있다. 생명체의 다양한 생리 활동을 24시간 주기인 일주기 리듬에 맞춰 조직화하는 시스템을 ‘일주기 생체시계’라고 한다.

식물도 하루 주기를 인지하는 일주기 생체시계 시스템을 지니고 있다. 기초과학연구원(IBS·원장 김두철) 식물 노화·수명 연구단은 식물의 일주기 생체시계 유전자가 주요 노화 유전자의 발현에 영향을 미쳐 잎의 노화를 조절할 수 있음을 규명했다고 5일 밝혔다.

생체시계를 넘어 식물의 노화를 조절하는 '노화시계' 규명에 성큼 다가선 것이다.

연구진은 모델 식물인 애기장대(Arabidopsis)를 이용, 식물의 일주기 시계를 조절하는 유전자가 식물 노화 핵심 유전자인 ‘오래사라1(ORESARA1· ORE1)’의 발현을 직·간접적으로 조절해 결국 잎의 노화에도 영향을 미친다는 사실을 발견하는 데 성공했다.

[그림] 일주기 시계 유전자 PRR9의 노화 조절 유전자 ORE1 조절 경로와 기존 Trifurcate feedforward loop의 네트워크 : 식물의 일주기 생체시계 인자 PRR9이 오래사라1 유전자의 발현을 조절하는 방법은 기존 애기장대 잎의 노화를 조절하는 메커니즘으로 알려진 “Trifurcate feedforward loop”을 이용한다. 기존의 회로는 2009년 Science지에 EIN2 유전자와 마이크로 RNA인 miR164를 통해 잎의 나이에 따른 오래사라1 유전자의 발현에 영향을 주어 잎의 노화를 조절한다는 것이 보고됐다. 본 연구팀은 2009년 발표한 EIN2와 유사한 경로로, 생체시계 인자 PRR9이 오래사라1 유전자의 발현에 영향을 준다는 것을 확인했다. 이러한 기존 노화 회로와 일주기 생체시계 회로의 협력을 통해 노화 핵심 유전자 오래사라1의 발현이 보다 미세하게 조절, 외부 환경 변화에 민감하게 반응한다는 것을 알 수 있다. 2018.08.05 [자료=IBS]

연구진은 2009년 사이언스 발표 논문에서 시간이 흐름에 따라 애기장대의 ‘오래사라1’ 유전자와 관련한 노화 회로를 밝힌 바 있다. 하지만 이번 연구는 단순히 시간의 흐름에 따른 노화가 아니라 일주기 리듬에 따른 보다 세밀한 노화의 메커니즘을 규명한 데 의의가 있다.

연구진은 식물의 일주기 생체시계를 담당하는 여러 유전자 가운데 아침에 활성화하는 ‘PRR9(PSEUDO-RESPONSE REGULATORS 9)’라는 유전자가 '오래사라1' 유전자의 발현에 중요한 역할을 수행한다는 사실을 알아냈다.

‘PRR9’은 ‘오래사라1’ 유전자를 직접 활성화시키거나 ‘오래사라1’ 유전자의 발현을 막는 마이크로 RNA(miRNA)를 억제하는 간접적인 방식으로 잎의 노화를 촉진하는 것으로 확인됐다.

이번 연구는 잎의 노화에 관여하는 핵심 유전자 ‘오래사라1’의 발현이 선형적으로 조절되는 생체 회로 외에도 일주기 시계에 따라 진동 형태로 조절되는 생체시계 회로도 있음을 새롭게 밝혔다. 이런 생체시계 회로를 통해 식물 잎은 노화를 보다 미세하게 조절할 수 있는 것이다.

식물 노화·수명 연구단의 남홍길 연구단장은 “이번 연구는 24 시간 주기로 진동하는 일주기 리듬을 지닌 생체시계가 노화를 조절하는 생애 시계에 관여하고 있음을 시사한다”고 말했다.

연구결과는 국제학술지 미국 국립과학원회보(PNAS) 온라인 판에 미국 동부시간 기준 7월 30일 게재됐다.

◆ 연구자가 직접 전하는 '연구 이야기'

기초과학연구원(IBS) 식물노화수명연구단 소속 연구진. 김현민 연구위원(왼쪽·제1저자), 남홍길 단장(가운데·공동교신저자), 홍성현 연구위원(오른쪽·공동교신저자) 2018.08.05 [사진=IBS]

- 연구배경을 설명하면.

▲식물 잎의 노화는 시간을 인식해서 진행되는 생애 주기 과정이다. 하지만 노화를 조절하는 최상위 인자인 ‘시간’을 어떻게 인식하는지 또한 그 시간이 어떻게 노화를 조절하는지에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 따라서 생체시계 시스템이 잘 발달한 식물을 이용해 생체시계와 노화 사이의 관계를 규명하는 연구가 필요했다.

- 어려웠던 점은.

▲생체시계 연구는 하루 24시간 동안의 전사체 또는 단백질의 변화를 관찰하는 것이 필요하다. 몇 달에 걸친 변화를 관찰해야 하는 노화 연구와 결합해 실험을 구성하고 결과를 분석하는 부분이 어려웠다. 또한, 노화 유전자가 생체시계에 의해 사이클의 주기나 발현 시간이 달라지는 현상뿐만 아니라 발현의 양적인 변화도 함께 확인하는 작업이 어려웠지만 이를 통해 생체시계가 어떻게 노화를 조절하고 있는지 보다 구체적으로 분석할 수 있었다.

- 성과의 차별점을 설명하면.

▲ 식물 생애주기에서 노화작용이 생체시계에 의해 조절되고 있음을 확인한 부분이 가장 큰 성과다. 생체시계가 노화를 조절하는 방법이, 두 가지 다른 방식으로 하나의 유전자의 발현을 조절하는 형태로 나타나는 'trifurcate feedforward loop'을 통해 이뤄지고 있다는 점도 중요한 발견이라고 할 수 있다.

- 향후 연구계획을 밝히면.

▲ 이번 연구에서 확인한 일주기 시계에 의한 노화 조절 메커니즘을 확장하여 생체시계와 노화 사이에 상호 영향을 주는 네트워크를 구축하고자 한다. 궁극적으로 식물의 노화를 조절하는 노화시계를 규명하는 것이 목표이다.

kimys@newspim.com

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강릉 옥계항 코카인 추정 마약 대량 적발 [세종=뉴스핌] 백승은 기자 = 관세청과 해양경찰청이 강릉 옥계항에 입항하는 외국 무역선 선박을 수색애 코카인으로 의심되는 마약을 대량 적발해 조사 중이라고 2일 밝혔다. 전날 두 기관은 미국 연방수사국(FBI)과 국토안보수사국(HSI)으로부터 A선밖에 마약이 숨겨져 있다는 정보를 입수했다. A 선박은 벌크선으로 3만2000톤이며, 승선원 외국인은 20명이다. 관세청과 해양경찰청이 강릉 옥계항에 입항하는 외국 무역선 선박을 수색해 코카인으로 의심되는 마약을 대량 적발했다. [사진=관세청] 2025.04.02 100wins@newspim.com 두 기관은 합동 검색작전을 수립하고, 선박의 규모가 길이 185미터(m)인 점과 검색 범위 등을 고려해 서울세관·동해해경청 마약 수사요원 90명 및 세관 마약탐지견 2팀 등 합동 검색팀을 구성했다. 검색팀은 2일 오전 6시 30분 옥계항에 긴급 출동해 A 선박이 입항한 직후 선박에 올라타 집중 수색을 실시했다. 수색 중 검색팀은 선박 기관실 뒤편에서 밀실을 발견했고, 집중 수색 결과 개당 약 20킬로그램(kg) 전후 마약으로 의심되는 물질이 담긴 박스 수십 개를 발견했다. 검색팀이 간이시약으로 검사한 결과 코카인 의심 물질로 확인됐다. 정확한 중량은 하선 이후 정밀 계측기를 통해 측정하고 마약 종류는 국가과학수사연구원에 의뢰해 확인할 예정이다. 앞으로 관세청과 해경청은 합동수사팀을 운영해 해당 선박의 선장 및 선원 등 20여명을 대상으로 밀수 공모 여부와 적발된 마약의 출처 등을 수사할 계획이다. 국제 마약 밀매 조직과의 연관성도 고려해 미국 FBI와 HSI 등 관계 기관과의 공조를 통해 수사를 확대할 방침이다. 100wins@newspim.com 2025-04-02 17:57

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재주는 트럼프가, 돈은 브라질이 [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 도널드 트럼프 미국 행정부의 관세 공세로 글로벌 무역전쟁이 격화하는 가운데, 브라질이 주요 승자로 부상하고 있다고 월스트리트저널(WSJ)이 1일(현지시간) 보도했다. 보도에 따르면, 중국은 트럼프 대통령이 부과한 대중(對中) 관세에 맞서 미국산 농산물에 보복 관세를 매기며 대체 수입처로 브라질을 주목하고 있다. 수출입 컨테이너 [사진=블룸버그] 중국 가공업체들은 트럼프 대통령이 지난 1월 취임하기 전부터 브라질산 대두를 비축하기 시작했고, 올해 1분기 필요한 물량의 거의 전량을 브라질에서 조달했다. 이는 지난해 같은 기간 54% 수준이었던 브라질산 비중과 비교하면 큰 폭의 증가다. 가격도 상승세다. 상파울루대학 산하 연구기관 세페아(CEPEA)에 따르면, 브라질 항구에서 선적되는 대두의 프리미엄은 중국이 미국산 대두에 10% 관세를 발표한 직후 일주일 동안 약 70% 급등했다. 3월 선적 기준으로는 부셸당 85센트를 기록해 3년 만에 최고치를 찍었다. 닭고기와 달걀 수출도 두 자릿수 증가율을 보인다. 브라질의 가금류·돼지고기·달걀 수출업체를 대표하는 브라질동물단백질협회(ABPA)의 히카르두 산틴 협회장은 올해 들어 브라질의 닭고기 수출은 지난해 같은 기간보다 9%, 달걀 수출은 20% 증가했다고 밝혔다. 브라질은 미국과 달리 조류 인플루엔자를 겪고 있지 않아, 안정적인 공급처로 주목받고 있다. 여기에 중국이 미국산 닭고기에 15%의 보복관세를 부과하면서 브라질산이 대안으로 떠오르고 있다는 설명이다. 사실 브라질과 중국의 교역 관계는 최근 수년 빠르게 확대됐다. 중국은 2009년에 미국을 제치고 브라질의 최대 무역 파트너로 부상했다. 쇠고기, 철광석, 석유 등 자원이 풍부한 브라질은 중국의 막대한 수요에 맞춰 수출을 확대해 왔고, 중국은 브라질의 인프라 건설에 대규모 자본을 투입하고 있다. 현재 중국은 브라질 전체 전력 공급의 약 10%를 차지하고 있으며, 항만과 도로, 철도 등 주요 기반 시설 건설에도 깊숙이 관여하고 있다. 브라질은 미국 시장에서도 수출 확대 가능성을 보고 있다. 중국은 미국의 주요 신발 수출국인데, 미국이 중국산 제품에 고율 관세를 부과할 경우 아시아를 제외하고 최대 신발 생산국인 브라질이 그 자리를 일부 대체할 수 있다는 전망이 나온다다. 하롤두 페헤이라 브라질 신발산업협회(Abicalçados) 회장은 "브라질산 제품에 별다른 관세가 없다면, 미국 수출 확대의 기회가 될 수 있다"라고 밝혔다. 글로벌 무역전쟁 국면에서 오히려 특수를 누릴 것이라는 기대는 브라질 증시에도 훈풍으로 작용했다. 올 들어 브라질 증시는 9% 넘게 오르며 뉴욕 증시를 아웃퍼폼하고 있다. 올 들어 브라질 증시는 9% 넘게 상승, 연중 5% 가까이 하락한 뉴욕증시의 S&P500 지수와 대조를 이룬다 [사진=koyfin] wonjc6@newspim.com 2025-04-02 15:30