바이오인

출처 : 한국분자 ·세포생물학회 뉴스레터

정 태 준

부산대학교 생명과학과

E-mail: taijoon@pusan.ac.kr

자식작용(autophagy)은 세포가 세포질 성분을 분해하기 위해 리소좀이나 액포로 수송하는 과정으로, 진균류에서 동물과 식물 등 다양한 진핵세포에서 진화적으로 보존된 기작에 의해 수행된다[1]. 일반적으로 자식작용이라는 용어는 오토파고솜(autophagosome; 그림 1)에 의한 거대자식작용(macroautophagy)과 동의어로 사용되는 경우가 대부분인데, 이는 거대자식작용이 가장 많이 규명되어 있는 자식작용의 유형이기 때문이다. 

여기에서도 자식작용은 거대자식작용의 의미로 사용하고자 한다. 자식작용의 분자적 연구는 1990년대 효모에서 시작된 유전학적 연구에서 분리된 Atg(Autophagy-related) 유전자의 규명에서 출발하였다(그림 1). 최근 수많은 우수한 총설들이 발표되어 자식작용 연구의 역사[2], 오토파고솜의 형성 과정[3], 인간 질병과 자식작용의 관련성[4] 등을 상세히 논의한 바 있다. 여기에서는 식물 세포에서 자식작용의 연구에 초점을 맞출 것이다.

유사한 주제를 다룬 총설이 필자[5]와 다른 연구자[6]에 의해 발표되었지만, 최근 2년 사이에 주목할 만한 연구 논문이 여러 편 출간된 바 있어 이들을 소개하고 그 의미를 되새길 필요가 있다. 본 소총설은 필자가 앞서 발표한 총설[5]의 후속 부록에 해당된다고 할 수 있으며, 여기에서는 지면 관계로 이전 총설에서 인용한 연구 논문의 언급을 생략하기로 한다.

식물 세포의 자식작용에 관여하는 유전자

다른 종류의 유전자들처럼, 자식작용에 관여하는 식물 Atg 유전자 역시 애기장대(Arabidopsis thaliana) 에서 최초로 분리되었고, 그 기능이 다른 식물 종의 유전자보다 상세히 규명되어 왔다. 그림 1에 표시된 도식은 애기장대 세포에서 일어나는 자식작용 경로를 요약하고 있으며, 이에 관여하는 진화적으로 보존된 핵심 ATG 유전자(core ATG genes)를 유형 별로 구분하여 표시하고 있다.

먼저 ATG1 복합체는 ATG1, ATG13, ATG11, ATG101을 포함하고 있으며[7], ATG1 인산화효소 활성을 통해 이후 단계의 자식작용 활성을 유도하는 것으로 짐작되고 있다. 동물에서 ATG1 복합체는 mTOR (mammalian Target Of Rapamycin) 복합체, AMPK 등에 의해 조절되는 것으로 알려져 있으나 식물 세포에서도 이들의 상동단백질이 유사한 역할을 하는지 여부는 더 상세한 연구가 필요하다.

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