식물이 햇빛과 같은 지속적인 DNA 손상에도 줄기세포를 보호하며 생존하는 핵심 방어 체계가 밝혀졌다.
미국 솔크 연구소 연구팀은 식물이 DNA 손상 시에만 활성화되는 특수 단백질 'YAF9B'를 이용해 유전체를 보호한다는 연구 결과를 8일(현지시간) 국제학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)'에 발표했다.
식물은 성장에 필수적인 햇빛에 노출되는 과정에서 끊임없이 DNA 손상을 겪는다. 동물과 달리 위험을 피할 수 없어 손상된 DNA를 복구하는 강력한 시스템에 의존해야 한다.
연구팀은 식물이 기존에 알려진 DNA 복구 단백질 'YAF9A' 외에, 손상이 발생한 후에만 활성화되는 특수 단백질 'YAF9B'를 추가로 진화시켰다는 사실을 발견했다.
YAF9A가 식물 전체에서 광범위하게 활동하는 일반 복구 단백질이라면, YAF9B는 새로운 뿌리나 줄기, 잎을 만드는 줄기세포가 풍부한 조직에 집중적으로 작용한다.
연구를 이끈 줄리 로 교수는 "식물이 미래 성장을 책임지는 줄기세포를 보호하고, 매우 정확한 DNA 복구를 수행할 확률을 높이기 위해 이 단백질을 만드는 것으로 보인다"고 설명했다.
DNA 복구 방식에는 속도가 빠르지만 돌연변이 위험이 있는 '비상동 말단 연결'과, 손상된 서열을 온전한 DNA를 본떠 정교하게 재건하는 '상동성 직접 복구'가 있다.
YAF9B는 시간이 더 걸리더라도 정확도가 높은 '상동성 직접 복구'를 유도해 유전체의 안정성을 유지하는 역할을 한다.
이번 발견은 크리스퍼 유전자 가위 기술의 정밀도를 높이는 데 기여할 것으로 기대된다. 현재 유전자 편집 기술은 빠르지만 오류 가능성이 있는 복구 경로를 촉발하는 경우가 많았다.
연구팀은 식물의 정밀 복구 메커니즘을 이해하면 향후 더 정확한 유전자 편집 기술을 개발하고, 중요 성장 조직의 유전체 안정성을 개선할 수 있을 것으로 보고 있다.