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식물세포벽의 셀룰로오스와 1차 세포벽 조립의 모델

전문가 제언: ○ 식물세포벽은 원형질막에서 분비한 셀룰로오스를 포함하는 다양한 다당류들로 구성된 ‘세포 밖 기질’이다. 이는 시·공상으로 구별되는 1차벽과 2차벽으로 나눌 수 있다. 식물세포의 1차벽은 식물세포의 성장을 조절하는 역동적 구조이다. 반면, 식물체의 거의 대부분을 차지하는 2차벽은 주로 셀룰로오스, 리그닌 같은 다당류로 구성되어 식물체를 지탱해 주는 정적(static) 구조로서 종이, 섬유, 목재, 동물사료, 바이오매스 에너지 등의 경제적 가치를 가지고 있는 구조이다.

○ 이 리뷰는 식물세포성장조절에 결정적인 요소인 1차벽의 유연성이 셀룰로오스 미세원섬유와 xyloglucan 및 기타 hemicellulose들의 전반적인 상호작용으로 결정된다는 종존 개념과는 달리, 미세원섬유의 곳곳에 제한된 부위에 띄엄띄엄 존재하는 “hotspots"에서 일어나는 행사(xylo- glucan과의 상호작용)의 영향을 받는다는 새로운 개념을 제안하였다.

○ 이와 같은 새로운 통찰은 세포벽성분의 합성, 분비 등에 관여하는 유전자들의 정체가 계속 밝혀지면서 유전적 연구의 결과로 이루어진 것이다. 유전자의 정체가 알려지면 돌연변이유발로 인한 표현형의 변화를 분석하여 시스템이 어떻게 작동하는가에 대한 메커니즘 규명에 길을 열어준다. 또 형광단백질을 이용하여 대상 단백질의 세포수준에서의 위치, 운반 등에 대한 이해를 가능케 한다. 이런 유전자연구 접근은 종전의 많은 난해한 생리적 문제들을 해결하는데 큰 기여를 한다.

○ 물론 이 hotspots의 개념이 확립되기 위해서는 앞으로의 여러 검증연구가 요구된다. 이 개념은 또 다양한 질문을 제기한다. 이 hotspot들은 어떻게 형성되었나? 세포는 이 hotspot의 위치나 밀도를 조절할 수 있는가? 이 hotspot들은 세포벽의 신장이 일어나면서 파괴되는가? 아니면 재생될 수 있는가?

○ 이런 연구는 현재로는 국내 연구 활동이 전무하다. 국외에도 본 원문의 저자인 미국 Penn State의 D. J. Cosgrove가 주로 이 분야의 연구를 독보적으로 주도하고 있다.

저자: Daniel J Cosgrove
자료유형: 학술정보