[농생명공학] 식물의 녹말 합성과 관련된 중요한 요소들

제     목

[농생명공학] 식물의 녹말 합성과 관련된 중요한 요소들

내     용

현재까지 녹말 합성이 오직 엽록체에서만 일어난다는 이론이 일반적이지만 생물학자인 Nora Alonso 씨는 녹말 합성에 관여하는 ADPG로 알려진 중요한 전구체가 식물의 세포질에 축적된다는 증거를 밝혔다. 이와 같은 발견은 녹말이 해마다 수억 톤이 생산되며 현대공업에서 생물연료나 분해 가능한 플라스틱 대체 물질같이 여러 곳에 쓰이는 것에 비추어 볼 때 인류가 녹말을 많이 생산하는 식물을 개발하기 위한 커다란 진보라고 할 수 있겠다. 전통적인 녹말 합성 모델에 따르면, 자당과 녹말은 세포질과 엽록체에서 독립적으로 진행되는 두개의 간접적인 경로의 최종 산물이다. 게다가 이 모델에서는 녹말의 전구체인 ADPglucose(ADPG)의 합성에 오직 ADPglucose pyrophosphorylase(AGP)라는 효소만이 관여한다. 지난 몇 년간 녹말 합성에 필요한 세포질의 ADPG 합성에는 다른 효소인 sucrose syntase(SuSy)가 관련되었다는 사실을 제시하는 수많은 증거가 발견되었다. 생물학자들은 어떤 모델이 옳은지 밝히기 위해 녹말 합성과 관련된 ADPG의 세포 내의 위치를 박테리아의 ADPG hydrolase를 세포질과 엽록체에서 많이 발현시키는 방법으로 알아보았다. 연구 결과 전통적인 모델과는 반대로 녹말 합성과 관련된 대부분의 ADPG는 세포질에 밀집되어 있었다. 또한 이런 ADPG가 세포질에 위치한다는 사실은 ADPG의 합성에 색소체의 AGP가 아닌 sucrose syntase가 관여한다는 사실을 지지한다. 이를 위해서 연구원들은 SuSy를 과다 발현하는 식물들을 찾아내고 만들어야 했다. Nora Alonse양의 연구 결과를 보면 다음과 같다. 첫째, SuSy에 의해 생성된 ADPG가 녹말 합성과 연관되어 있다. 둘째, SuSy는 녹말 합성 과정에 중요한 조절 인자이다. 셋째, 잎에 축적되는 ADPG의 생산에 작용하는 촉매는 AGP가 아니라 SuSy이다. 또한 Nora Alonso씨는 글리코겐 분해에 있어서도 좋은 연구 결과를 거두었다. 녹말이 식물이 에너지를 저장하는 주된 형태라면 박테리아는 에너지를 주로 글리코겐 형태로 축적한다. Nora Alonso씨는 글리코겐의 분해와 glycogenphosphorylase(GlgP)이 연관되었다는 주장을 뒷받침하기 위한 상세한 연구 자료를 제시하였다.