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유전자 대 유전자 병 저항성: 병해충과 병원균에 대한 방어(Gene-for-gene disease resistance: Bridging insect pest and pathogen defense)

전문가 제언: □ 식물은 외부의 병원체에 대해 동물의 면역 시스템과는 다르지만 효율적인 방어기작을 가지고 있다. 유전자 대 유전자 가설에 따르면 병원체에서 유래하는 작동체 단백질에 대하여 식물의 R 단백질이 인식을 하면 병 저항성을 가지게 된다.

□ 토마토의 곤충에 대한 R 단백질인 Mi-1은 NBS-LRR 형의 단백질로서 Meloidogyne Incognita에 대해 저항성을 갖는 것으로 처음 발견되었다. Mi-1의 LRR 도메인은 세포사멸 신호의 촉발에 관여하고 CC와 NBS 도메인은 LRR 도메인을 억제하는 역할을 한다. 그리고 Rme1, Hsp90, Sgt 등과 단백질 복합체를 이루어 기능을 하리라고 예상된다.

□ 감시자 이론에 따르면 R 단백질이 직접 Avr 작동체와 상호 작용하는 것이 아니라 Avr의 작용에 의해 영향을 받는 식물내의 다른 표적 단백질의 상태를 감시함으로써 병 저항 신호전달에 관여한다고 주장한다.

□ 살리실산, 재스몬산, 에틸렌과 같은 식물호르몬들이 식물의 방어 경로를 구성하고 있다. 이들 경로는 독립적인 것이 아니라 서로 얽혀있어서 침입한 병원체의 특징에 따라 최적화된 경로를 구성할 수 있다. 한편, 식물호르몬에 의한 경로와는 독립적인 방어기작이 경상대의 조무제 교수팀에 의해 밝혀져서 큰 화제가 되었다. 이 경로는 병원체 침입 시 일어나는 세포내 칼슘이온의 농도증가를 감지하여 일어나는 과정으로 알려져 있고 현재 이 기작을 통한 병 저항성 작물개발이 이루어지고 있다.

□ 우리가 어떤 병원체에 저항성이 있는 작물을 개발한다고 해서 다른 일반적인 병원체에 대해서도 저항성이 있기를 기대하는 것은 힘들다. 즉, 여러 병원체들에 대해 식물은 각기 다른 R 단백질이나 표적 단백질로 인식하여 저항성을 나타낼 가능성이 크기 때문에 다양한 종에서의 폭넓은 연구가 필요하다고 볼 수 있다. 다양한 식물에서 연구하여 얻어진 유전자들을 응용한다면 인간의 요구에 맞는 생산성 높은 작물을 개발하는 데 큰 도움이 될 것이다.

저자: Kaloshian, I
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