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시토크롬 P450의 분자 진화와 식물의 화학적 다양성

전문가 제언: ○ 고착생활을 하는 식물은 스스로 가혹한 환경에 적응하기 위하여 다양한 생리기능을 가진 2차 대사산물을 생합성하는 능력을 진화시켜 왔다. 특히 효소첨가반응은 화합물의 구조에 다양성을 부여하는 중요한 반응이며, 그 대부분은 시토크롬(Cytochrome P450; 이하 ‘P450’으로 표기)이 촉매작용을 한다. P450은 식물게놈의 1%를 차지하는 최대의 효소패밀리이고, 그 분자진화가 식물의 화학적 다양성을 나타내는 것이 규명되었다.

○ P450은 수산화효소 패밀리의 총칭으로써 다양한 기질을 수산화하기 때문에 많은 역할을 한다. 간장의 해독작용을 하는 효소로서 알려져 있지만, 스테로이드 호르몬의 생합성, 지방산의 대사, 식물의 2차대사 등 생물의 정상 활동에 필요한 반응에 관여한다.

○ P450반응은 대사경로의 분기점에 위치하여 이를 기점으로 새로운 대사경로가 형성되고, 식물 종에 특이적인 특이한 대사산물을 생성하는 건효소가 된다.

○ 육상식물의 진화과정과 대사산물의 기능분석 등 식물연구에 쓰이는 식물은 십자화과의 애기장대(白犬薺, Arabidosis thaliana)이다. 고등식물 중에서 최초로 전 게놈염기서열 분석이 완료된 식물로서 발아해서 씨가 맺힐 때까지 1세대가 6주로서 짧고 화학물질로서 다양한 돌연변이체를 만들 수 있고 키가 작아서 용기에서 쉽게 재배할 수 있고 게놈 사이즈가 작은 이점 등이 있어서 모델 식물로 많이 활용된다.

○ 한국인 최초의 우주인 이소연씨가 우주정거장에서 식물의 유전형질변화를 연구하기 위하여 벼, 콩, 고추, 유채, 들깨, 무, 난, 애기장대 등 11종의 씨앗을 휴대하여 무중력상태에서의 발아, 강한 태양 복사열과 우주방사선에 의한 생장장애와 돌연변이 등을 실험 중에 있으므로, 우주에서 키운 초파리와 세포 등과 함께 흥미로운 실험 결과가 기대된다.

저자: Masaharu Mizutani
자료유형: 학술정보