불안정 외부요인 영향 덜 받는 세포 생체리듬 원리 규명

세포 내 자이겐티아 단백질의 분포에 의해 형성되는 네트워크 모델과 생체시계 조절에의 역할

아주경제 이한선 기자= 미래창조과학부는 기초과학연구원(IBS) 식물 노화·수명 연구단(단장 남홍길 DGIST 교수)이 포스텍 황태희 교수팀과 공동으로 식물의 세포가 불안정한 외부 환경 영향에도 불구하고 안정적인 반응을 보이게 하는 생체 회로에 대한 새로운 작용원리를 규명했다고 8일 밝혔다.

세포내 분자 네트워크의 형성과 정보 처리를 통해 생체회로의 안전성을 유도하는 기전을 규명한 이번 연구는 기초생명현상을 이해하는 단초를 제공해 작물성장·수확시기 조절 등 농업분야에서의 적용은 물론 생체형 정보처리 전자회로 구성의 가능성을 제시했다.

연구결과는 4일 세계적 학술지인 디벨럽먼탈 셀 온라인에 게재됐다.

세포는 기본적으로 다양한 생체신호 처리구조를 가지고 있고 내.외부 환경으로부터의 정보를 처리해 생존.성장.복제한다.

이에 관여하는 주요 인자는 자이겐티아(GI)와 라이(LHY)로 자이겐티아는 라이를 조절한다고 보고돼 있다.

남 단장은 자이겐티아가 식물 생체 시계의 활성조절 중요인자임을 지난 1999년 사이언스지에 발표한 바 있다.

연구진은 식물 생체시계의 활성조절역할을 하는 단백질인 자이겐티아가 세포핵과 세포질 2곳에 각각 존재하며 서로 반대되는 조절 신호를 보내면서 생체 회로의 안정성을 유도하는 특별한 정보처리 기전을 확인했다.

연구진은 계산학적인 생체 정보 처리 모델링을 통해 세포내 신호조절 회로를 규명해 자이겐티아 단백질과 중심 조절자인 라이가 만들 수 있는 모든 종류의 분자 네트워크 모델을 만들고 이를 실험적으로 증명했다.

이를 통해 핵에 있는 자이겐티아는 라이를 활성화시키고 세포질에 있는 자이겐티아는 라이의 활성을 억제하는 것을 확인했다.

핵과 세포질 자이겐티아가 구성하는 조절 회로는 외부 환경으로부터 오는 신호에 불안정성이 있더라도 식물 세포가 이 노이즈에 큰 영향을 받지 않고 안정적으로 반응하게 하는 강건성이 있음을 확인한 것이다.

IBS 남 단장은 “이번 연구 결과는 세포내 분자 네트워크의 형성과 정보 처리 및 이에 의한 생명 현상 조절을 이해하는 새로운 패러다임을 제공하여, 기존에 이해하기 힘들었던 여러 생명과학을 새롭게 해석하게 하는 전환점이 된다는 점에서 의미가 있다”고 말했다.