DGIST 뉴바이올로지전공 곽준명 교수 연구팀이 식물의 기공 움직임을 조절하는 새로운 단백질을 발견하고, 이 단백질의 칼슘채널 활성화 원리를 규명했다고 7일 밝혔다. 곽준명 교수 연구팀은 모델식물인 애기장대를 이용해 공변세포(한 쌍이 마주 붙어 기공을 이루는 세포)에서 그동안 알려지지 않았던 GLR 단백질 칼슘채널을 처음 발견하고, 특정 아미노산이 이 칼슘채널을 활성화해 세포 내로 칼슘이온을 유입시키는 역할을 수행한다는 사실을 전기·생리학적 방법으로 입증했다. 식물은 잎 표면에 미세한 구멍인 기공을 평방 센티미터(1㎠)당 수 만개씩 갖고 있다. 식물은 기공을 통해 광합성에 필요한 이산화탄소를 식물 체내로 받아들이고 광합성 부산물인 산소와 물을 대기 중으로 내보내고 있어 기공은 식물이 숨을 쉬는 코 역할을 한다. 기공의 움직임을 조절하는 세포 메커니즘은 식물의 생존과 생장에 필수적인데, 특히 칼슘이 중요한 작용 인자로 알려져 있다. 세포 내 칼슘이온은 동식물 세포 모두에서 보편적으로 사용되는 신호전달 물질로 공변세포 내 칼슘이온(Ca2+) 농도는 특히 기공을 닫는데 관여해 식물의 수분 유출을 막는다. 하지만, 공변세포 내 칼슘이온의 통로인 칼슘채널에 대해서는 아직까지 연구를 통해 규명된 사실이 많지 않은 상황이다. 공변세포는 빛, 수분, 이산화탄소, 온도, 흔들림 등 다양한 환경조건에 반응해 기공을 열고 닫는 역할을 수행한다. 공변세포 세포막에 존재하는 칼슘채널이 열려 칼슘이온(Ca2+)이 공변세포 안으로 들어오면 일련의 세포신호 반응을 거쳐 세포 내 삼투압이 떨어지고, 이로 인해 공변세포 속 수분이 밖으로 빠져나가 부피가 줄어 기공이 닫히는 원리다. 이번 연구 성과는 세계적 학술지 셀(Cell)의 자매지인 셀 리포츠(Cell Reports) 온라인판 6일자에 게재됐다. 류상현 기자
