백여 년 전에 과학자들은 식물 세포에 특별한 세포 소기관이 있다는 것을 깨달았습니다. 그러나 UC Riverside 과학자들은 이제서야 노화에 있어서 이 세포 소기관의 중요한 역할을 밝혀냈습니다.연구자들은 처음에 식물 세포의 어느 부분이 감염, 염분 과다 또는 빛 부족과 같은 스트레스에 대한 식물의 반응을 제어하는지에 대한 더 넓은 이해를 얻는 것을 목표로 했습니다. 우연히도 그들은 이 소기관과 이 소기관을 유지하는 역할을 하는 단백질이 식물이 어둠 속에서도 계속 생존할 수 있는지 여부를 제어한다는 사실을 발견했습니다.
팀은 Nature Plants 저널의 기사에 게재된 발견에 매우 기뻐했습니다.
UCLA 분자생물학 교수이자 새 논문의 공동 저자인 케이티 데헤쉬(Katie Dehesh)는 “우리에게 이번 발견은 엄청난 것”이라며 “이전에는 노화 과정에 관여하지 않았던 세포소기관의 심오한 중요성을 처음으로 확인했다”고 말했다.
골지체 및 COG 단백질: 세포 건강의 핵심 역할
골지체는 일련의 컵 모양의 막 소포로 구성된 소기관으로 때로는 공기가 빠진 풍선이나 떨어진 라자냐 더미와 유사한 것으로 묘사되기도 합니다. 이는 세포 내의 다양한 분자를 분류하여 올바른 위치에 도달하도록 합니다.
UCR 식물학 및 식물과학과 연구원이자 이번 연구의 공동 저자인 최희승 박사는 “골지체는 세포의 우체국과 같습니다. 골지체는 단백질과 지질을 포장하여 필요한 곳으로 보냅니다.”라고 말했습니다. "골지체 손상은 세포 활동에 혼란과 문제를 야기하여 세포가 작동하고 건강을 유지하는 방식에 영향을 미칠 수 있습니다."
골지체가 우체국이라면 COG 단백질은 우편배달원이다. 이 단백질은 세포 주위에 다른 분자를 운반하는 작은 소포 "봉투"의 움직임을 제어하고 조정합니다.
또한 COG는 골지가 당을 세포의 다른 부분으로 전달하기 전에 다른 단백질이나 지질에 연결하는 데 도움이 됩니다. 이러한 당 변형을 글리코실화라고 하며 면역 반응을 포함한 많은 생물학적 과정에 중요합니다.
COG의 역할을 이해하기 위한 실험
COG가 식물 세포에 어떻게 영향을 미치는지 자세히 알아보기 위해 팀은 일부 식물이 COG를 생성할 수 없도록 설계했습니다. 정상적인 성장 조건에서 변형된 식물은 잘 자랐고 변형되지 않은 식물과 구별할 수 없었습니다.
그러나 식물에 빛이 부족하다는 것은 성장을 위한 설탕을 만들기 위해 햇빛을 사용할 수 없다는 것을 의미합니다. 과도한 어둠에 노출되었을 때, COG가 없는 돌연변이 식물의 잎은 노랗게 변하고, 주름지고, 얇아지기 시작했는데, 이는 식물의 죽음이 임박했다는 신호입니다.
“어두운 곳에서 COG 돌연변이체는 변형되지 않은 야생 식물이 일반적으로 9일쯤에 나타나는 노화 징후를 보였습니다. 그러나 돌연변이체에서는 이러한 징후가 단 3일 만에 나타났습니다.”라고 최 박사는 말했습니다.
"돌연변이를 역전시키면 COG 단백질이 식물에 다시 유입되었고, 식물은 빠르게 다시 살아났습니다."라고 Dehesh는 말했습니다. "돌연변이를 역전시킨 후에는 아무 일도 일어나지 않은 것처럼 보였습니다. 이러한 반응은 스트레스 관리에서 COG 단백질과 정상적인 골지 기능의 중요성을 강조합니다."
이 발견에 대한 흥미로운 점은 골지체가 인간, 식물 및 모든 진핵생물의 세포에서 발견된다는 것입니다. 이제 식물은 인간 노화에서 골지체의 복잡한 역할을 탐구하는 플랫폼 역할을 할 수 있습니다. 따라서 연구팀은 이번 발견의 이면에 있는 분자 메커니즘을 추가로 조사할 계획이다.
“우리의 연구는 식물의 노화 과정에 대한 이해를 향상시킬 뿐만 아니라 인간의 노화에 대한 중요한 단서를 제공합니다.”라고 Dehesh는 말했습니다. "COG 단백질 복합체가 제대로 작동하지 않으면 식물에서 볼 수 있듯이 빛이 부족할 때 세포가 더 빨리 노화될 수 있습니다. 이 획기적인 발전은 노화 및 노화 관련 질병 연구에 심오한 영향을 미칠 수 있습니다."
컴파일된 소스: ScitechDaily