전쟁이 나면, 국가는 군사와 관련된 생산을 우선시하고, 평시와는 또 다른 체제를 갖추게 되는 것인데, 사실 식물도 비슷한 점이 있다고 한다.
세균이나 바이러스와 같은 병원균에 감염되면, 세포를 전투 모드로 전환해, "이물질로부터 방어하는 단백질 생산체제"로 넘어간다는 것이다.
"Cell(2022년 7월 29일자)"에 실린 연구에서는, 세균 침입을 감지한 식물이 방어 단백질을 증산하는 분자 수준의 메커니즘을 밝히고 있다.
◆ 식물도 동물의 면역과 비슷한 반응을 보였다
인간과 마찬가지로, 식물도 세균이나 바이러스에 감염되면 면역계에 의해 자신을 보호하려 한다.
식물이 동물과 다른 점은, 혈류를 타고 감염 부위로 달려갈 특수한 면역세포가 없다는 점인데, 대신 모든 세포가 전투 모드로 전환해 이물질과 싸우려 한다.
전투 모드에서는, 성장보다 방어가 우선시되고, 싸우기 위한 단백질을 합성해, 그 외의 것은 만들지 않게되는 것. 그리고 두세 시간 후면 다리 원래대로 돌아간다는 것.
◆ 전투시의 증산 체제
식물 세포 내에서 만들어지는 단백질에는, 반응의 촉매, 이물질 인식, 화학적 메시지 전달, 물질 배출 등 다양한 역할이 있다.
그런 각종 단백질을 만들기 위해, 우선 세포핵에 담긴 DNA 명령이 메신저 RNA(mRNA)라는 분자로 전사된다. mRNA 사슬은 세포질로 향하고, 거기서 "리보솜"에 의해 명령이 읽히고, 이를 토대로 단백질이 만들어지는 것이다.
미국 듀크대 돈 신젠 씨 등은 2017년 연구에서, 감염된 식물은 일부 mRNA가 단백질로 번역되는 속도가 빨라진다고 밝힌 바 있다.
그런 mRNA에는 어떤 기묘한 공통점이 있는데, 끝 쪽에 유전적 코드가 반복되고 있는 영역이 있다는 것이다.
◆ 전투 모드에 돌입하면 방어 단백질을 증산한다
이번에 돈 신젠 씨 등은, 식물이 전투 모드에 들어갔을 때, 반복을 이용해 방어 단백질을 증산하고 있다고 밝힌 바 있다.
이 연구에서 밝혀진 것은, 병원균의 침입을 감지한 식물이 어떤 분자의 간판을 치워버린다는 것인데, 이 간판은 mRNA가 휴대하는 명령의 제일 처음, 즉 "읽기 시작 포인트"를 리보솜에 나타내기 위한 것이다.
늘 하던 간판에 의존할 수 없게 된 리보솜은, 평소 읽기 시작하는 데서가 아니라 예의 반복 코드에서 명령을 읽기 시작.
그 때문에 명령 읽기는 짧게되고, 이렇게 방어 단백질이 증산돼, 평시 단백질이 만들어지지 않는다.
◆ 수확량을 줄이지 않고 질병에 강한 작물 개발
식물에게 감염병과의 싸움은 미묘한 균형이 필요한 줄타기와 같다.
세균이나 바이러스와의 전쟁에 에너지나 자원을 소비하면, 스스로의 생명을 지탱하는 광합성과 같은 활동은 엉망이되고, 자신을 보호하는 대가로 성장을 방해하는 것이다.
하지만, 만약 그 균형을 잘 유지하는 방법이 해명된다면 어떨까?
이에 따라 수확량을 줄이지 않고도 질병에 강한 작물을 개발할 수 있을지도 모른다고 연구진은 밝히고 있다.
