본 기사는 ENN이 전하는 최신 환경뉴스입니다. 앞으로 본지는 ENN은 물론 전세계 환경전문 언론에서 전하는 세계 환경문제도 함께 전달, 보도할 예정입니다. (편집자주)
남조류가 미생물을 조작하는 방법
프라이부르크 대학 연구팀은 간접적으로 광합성을 촉진하는 이전에 알려지지 않은 유전자 발견
[2024년 4월19일 = ENN] 남조류라고도 불리는 시아노박테리아(Cyanobacteria)는 거대한 규모의 광합성을 수행하고 산소를 생산하며 환경으로부터 온실가스 CO2를 추출하기 때문에 "해양의 식물"로 알려져 있다.
그러나 이를 위해서는 질소와 같은 추가 영양소가 필요하다. 생물학자인 프라이부르크 대학의 유전학 교수인 볼프강 R. 헤스(Wolfgang R. Hess) 박사가 이끄는 연구팀은 질소와 탄수화물 대사의 조정에 중요한 역할을 하는 이전에 알려지지 않은 유전자를 발견했다:
이것으로 시아노박테리아는 광합성을 촉진하는 미생물의 성장을 간접적으로 조절한다. "우리의 연구는 환경의 가장 작은 유기체들 사이에도 이전에 알려지지 않은 수많은 상호 의존성이 있다는 것을 보여준다," 라고 헤스는 말한다. 이 결과는 과학 저널 네이처 커뮤니케이션즈에 발표되었다.
1차 영양소 간의 균형
식물, 조류, 남조류가 이용할 수 있는 탄소(CO2)와 질소의 양이 항상 같은 것은 아니다. 광합성을 위해서는 이 두 가지 주요 영양소 사이의 생리학적으로 관련된 균형이 매우 중요하다.
남조류의 유전 데이터에서, 프라이부르크 대학교 볼프강 R. 헤스 박사의 학생인 알렉산더 크라우스(Alexander Kraus)는 이제 이러한 맥락에서 핵심 역할을 하는 유전자를 발견하고 특성화했다:
이 유전자는 NirP1이라는 이름의 단백질을 암호화한다. 이것은 세포가 이용 가능한 질소와 관련하여 탄소의 결핍을 확인할 때만 생성된다.
이 단백질은 다른 많은 단백질들처럼 효소로서 작용하기에는 그 자체가 너무 작다.
그러나 튀빙겐 대학의 프로테옴 센터의 필립 스페트(Philipp Spät) 박사와 보리스 마섹(Boris Macek) 교수와 함께 연구원들은 NirP1이 보통 아질산염을 암모늄으로 바꾸는 효소와 영구적으로 결합할 수 있다는 것을 발견할 수 있었다.
NirP1은 이를 방지하여 아질산염이 세포에 축적되도록 한다. 그 다음에는 로스토크 대학의 마틴 헤이그만(Martin Hagemann) 교수 팀과 공동으로 자세히 분석한 추가 대규모 대사 변화가 이어졌다.
마지막으로, 시아노박테리아는 아질산염을 환경으로 내보내기 시작한다. 여기서 추가적인 아질산염은 유용한 미생물의 성장을 자극하여 시아노박테리아의 광합성에 유익한 미생물군집을 만든다.
추가 연구를 위한 아이디어
이 결과는 이전에는 거의 알려지지 않았던 이 조절 유전자의 역할과 미생물 사이의 상호작용에 대한 지속적인 연구에 대한 아이디어를 제시한다고 헤스는 말한다.
"또한 NirP1과 같은 작은 단백질 조절제는 미래에 신진대사의 표적화된 제어를 위해 '녹색' 및 '청색' 생명공학에 배치될 수 있다."
다음은 ENN과 UNIVERSITY OF FREIBURG가 전하는 뉴스링크입니다.
https://www.enn.com/articles/74463-how-blue-green-algae-manipulate-microorganisms
https://www.bio.uni-freiburg.de/news/20240415-hess-en
본지 객원기자(외신) 이상현 소개
서울 영동고등학교를 거쳐 미국 Beverly Hills 고등학교를 졸업하고 Parks College of Aviation & Engineering,에서 항공우주공학 석사를 취득했다.
미국의 McDonnell Douglas (현 The Boeing Company)와 NASA와의 연구 협업 및 파견 근무 등 다양한 경력을 거친 후 현재 국내 지에프오엔엠㈜ / 총괄사업 이사로 근무중이다.
