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[표지로 읽는 과학] 꽃가루관 칼슘 농도가 식물의 신경전달반응을 결정한다

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[표지로 읽는 과학] 꽃가루관 칼슘 농도가 식물의 신경전달반응을 결정한다

2018.05.05 18:00
사이언스 제공
사이언스 제공
 

복어의 독인 테트로도톡신(이하 TTX)은 단 0.5mg만 섭취해도 성인을 사망에 이르게 만든다.  이 독소는 신경이 흥분해 신호전달을 가능케하는 칼슘(Ca2+) 채널의 작용을 막아 마비를 일으키는 것으로 알려졌다.

 

동물에서 신경신호가 전달되려면 신경세포안으로 칼슘이 일정량 이상 들어와야하는 데 TTX가 칼슘이 붙어야할 자리를 차지해버리기 때문이다. 이처럼 칼슘의 작용은 동물의 신경신호전달 과정에서 중요하지만 식물에서 어떻게 작용하는지 밝혀진 바가 별로 없었다.

 

최근 식물의 꽃가루관속 칼슘 농도가 신경신호 전달에 중요한 영향을 미친다는 연구가 나왔다. 이 논문이 실린 5월 첫째주 학술지 사이언스 표지는 꽃가루관이 투사된 그림이 차지했다.

 

미국 메릴랜드대 세포생물학및분자유전학과 미첼 우딕 교수팀은 꽃가루관의 칼슘 농도에 따라 코닉혼 유사 단백질(CNIH)과 유사 글루타메이트 채널(GLR)의 결합이 조절되며, 그 결과 식물의 신경신호전달 과정이 영향을 받는다는 것을 발견해 이번 표지논문으로 발표했다. 꽃가루관에서 칼슘농도의 항상성을 유지하는 게 중요하다는 것이다.

 

흔히 동물에서 신경흥분을 유발하는 단백질인 글루타메이트와 그 수용체와 비슷한 역할을 하는 물질을 식물과학계에선 CNIH와 GLR로 칭하고 있다.

 

연구팀은 애기장대(Arabidopsis thaliana)에 있는 다양한 종류의 GLR이 CNIH와 어떻게 반응하는지 보기위해 유전적 돌연변이를 가해 비교했다. 그 결과 칼슘 농도에 따라 식물의 세포막이나 미토콘드리아 등에서 발현되는 GLR의 종류가 바뀌며 이를 통해 신경반응 정도도 달라지는 것을 확인했다.

 

우딕 교수는 논문에서 “칼슘 이온 농도의 항상성을 변화시키는 돌연변이를 가하면 신경전달에 관여하는 수용체의 종류뿐 아니라 CNIH단백질의 활성도 등이 바뀐다”며 “식물의 신경전달에서 칼슘이온이 중요한 역할을 함을 알게된 것”이라고 말했다.

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