식물 속 생체시계, 노화 속도 조절한다

식물이 24시간인 하루 주기를 인지하는 유전자로 인해 점차 잎이 노화하는 메커니즘을 국내 연구팀이 규명했다.

기초과학연구원(IBS) 식물 노화·수명 연구단 연구팀은 식물이 하루를 인지하도록 하는 일주기 생체시계 유전자가 주요 노화 유전자의 발현에 영향을 미쳐 잎의 노화를 조절할 수 있음을 밝혔다.

식물은 하루 주기를 인지하는 일 주기 생체시계 시스템을 지니고 있다. 이 시스템을 통해 언제 잎을 펼칠지, 꽃을 피울지 등 생애에 중요한 시기를 결정할 수 있다.

최근 식물 노화에 관여하는 유전자들의 발현이 이러한 일주기 리듬에 영향을 받는다는 단서가 보고되기 시작했으나, 일 주기 생체시계와 노화 유전자 발현과의 상관관계를 구체적으로 규명한 연구는 없었다.

이에 따라 IBS 식물 노화·수명 연구단 연구팀은 모델 식물인 애기장대를 이용, 식물의 일주기 시계를 조절하는 유전자가 식물 노화 핵심 유전자인 오래사라1의 발현을 직, 간접적으로 조절해 잎의 노화에 영향을 미친다는 사실을 발견했다.

이번 연구는 단순히 시간의 흐름에 따른 노화가 아닌, 일 주기 리듬에 따른 보다 세밀한 노화의 메커니즘을 규명한 것이다.

연구진은 식물의 일 주기 생체시계를 담당하는 여러 유전자 중, 아침에 활성화되는 유전자인 PRR9가 오래사라1 유전자의 발현에 중요한 역할을 수행한다는 사실을 알아냈다. PRR9은 오래사라1 유전자를 직접 활성화하거나 오래사라1 유전자의 발현을 막는 마이크로 RNA를 억제하는 간접적인 방식으로 잎의 노화를 촉진했다.

PRR9 유전자가 오래사라1 유전자를 직접 활성화하는 경우, PRR9이 관장하는 일 주기 리듬에 따라 오래사라1 유전자의 발현 정도 또한 하루 단위 내에서도 진동 형태의 주기를 띠는 것으로 확인됐다.

예를 들면 PRR9유전자는 아침 해가 뜬 뒤로 1시간 후에 활성화되는데, 이에 영향을 받아 오래사라1 유전자가 그로부터 3시간 정도 후에 활성화된다. 즉 주요 노화 유전자가 일 주기 생체시계에 의해 조절된다는 결론이다.