경상대학교 식물생화학연구실 365일 24시간 ‘연구중’
경상대학교 식물생화학연구실 연구원들. 뒷줄 가운데부터 시계 방향으로 임채오 교수, 임찬주, 진환, 황정은, 원혜정, 양경애, 니구앤 두옹 나, 홍준기 씨.
식물생화학연구실에서는 우리나라에서 가장 중요한 작물 가운데 하나인 '배추'를 대상으로 환경스트레스 생체방어 관련 유전자들을 분리하고 그들의 기능을 규명하는 것을 목표로 하고 있다. 즉 고온, 저온, 가뭄, 홍수, 고염, 중금속오염, 토양오염 등 환경 스트레스를 방어하는데 관여하는 배추의 유전자를 밝혀내는 것이다.
배추는 우리나라에서 연간 240만t 가량 생산되고 있으며 생산 규모는 연간 100억원을 넘는다. 이에 따른 김치산업도 시장규모가 100억원을 넘어선 지 오래다.
이 연구실의 최대 장점은 1992년부터 배추를 대상으로 cDNA 프로젝트를 수행해 옴으로써 다량의 배추 유전자와 EST(발현유전자조각)를 확보하고 있으며 축적된 유전자 자원을 사용하여 다양한 DNA 칩을 제작할 수 있는 기반이 확보돼 있다는 것이다.
여기에다 임 교수를 비롯해 박사 후 연구원(1명)과 대학원생(박사과정 3명, 석사과정 3명)들의 빈틈없는 팀워크가 멀지 않은 장래에 중국의 모래사막에 'Made In GSNU가 찍힌' 배추를 재배하는 날을 앞당기는 구실을 하고 있다.
경상대학교 식물생화학연구실의 연구내용은 간단히 말하면 네 단계로 요약할 수 있다. 먼저 애기장대·배추 DNA칩을 제작하고 유전자의 집단적 발현양상을 분석한다. 두번째 유전자 발현 분석을 통해 획득한 생물학적 정보를 D/B화한다. 세번째 유전자 발현 분석을 통해 획득한 생체방어 관련 유전자의 기능을 모델식물을 통해 규명한다. 마지막 단계에서는 모델식물을 통해 규명한 유전자 기능정보를 작물의 분자육종에 적용하여 환경스트레스 저항성 우량형질의 형질전환 식물을 개발한다.
임 교수가 배추 유전자 연구를 시작한 것은 경상대학교 생화학과 박사 1호인 그가 대학원을 다니던 1992년으로 거슬러 올라간다. 이후 무려 14년째 계속되고 있는 연구 결과, 임 교수는 국내뿐만 아니라 세계에서도 내로라하는 배추유전자 연구의 1인자가 되어 있다.
"우리 연구실은 미국 국립보건원(NIH)이 관리하는 GenBank(국제유전자D/B기구)에 배추 유전자 1만여 개를 등록해 놓고 있습니다. 그러나 실제 우리가 획득한 배추 유전자는 5만여 개에 달합니다."
실제 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 배추에 대해 연구하는 사람은 많지 않은 것으로 알려져 있다. 따라서 임채오 교수팀은 배추에 관한 한 확실한 국제적 인지도를 갖추고 있는 셈이다.
100% 우리 기술로 배추 유전자 칩을 완성해 지금은 제3버전에 해당하는 'BrEST-10K'(배추 유전자 1만개를 집적한 칩이라는 뜻)을 완성한 임 교수는 "김치를 수입해 먹는 게 현실이지만 고품질 배추의 종자는 우리가 개발해야 한다"는 것을 가슴에 새기고 있다.
온도 스트레스에 대한 배추의 유전자 칩 분석을 연구한 양경애(33) 박사 후 연구원은 벌써 6년째 임 교수의 연구를 돕고 있다. "양경애 연구원은 세계 최고 수준의 유전자 칩 제조 기술을 보유하고 있다"라고 임 교수는 자신있게 이야기하고 있다.
1주일에 나흘을 연구실에서 밤샘을 하면서도 '평생 연구하는 게 꿈'이라는 홍준기(30) 박사과정 연구원도 임 교수에게는 든든한 동지이다.
여기에다 고온스트레스에 대한 애기장대의 유전자 발현을 연구하고 있는 임찬주 (박사과정), 베트남에서 유학 온 니구앤 두옹 나(중금속처리에 대한 배추 유전자의 발현 분석 연구, 박사과정) 연구원도 경상대학교의 식물생화학연구실을 이끌어가고 있는 핵심 인물들이다.
양경애 연구원은 "교수님과 같이 연구하는 게 재밌다. 결혼하고 싶은 생각이 들지 않을 정도로 연구가 재미있다"면서 "배추 유전자와 관련해서는 세계 최고라는 자부심이 우리의 양식이요 즐거움이다"라며 웃었다.
베트남과 중국에서 유학 온 연구원들로 인해 의사전달이 잘 안돼 웃지 못할 에피소드도 가끔 생겨나지만 식물생화학연구실에는 배추 유전자 칩을 세계 최초로, 지금까지 유일하게 완성했다는 긍지와 모래사막에 배추를 심는 날을 위한 끈기가 넘쳐나고 있다.
임 교수는 "우리나라가 분자생물학적이거나 육종학적으로 배추연구의 종주국임을 세계에 보여주는 데 경상대학교의 식물생화학연구실이 있다"고 강조하고 "연구실에서 나오는 기초연구 성과를 농업에 응용할 수 있는 시스템이 필요하다"고 말했다.
식량·종자 전쟁의 시대인 21세기. 경상대학교의 식물생화학연구실에서 만들어 낸 내재해성 배추나 유채가 중국의 사막, 시베리아 벌판 한가운데 끝없이 심어져 있는 환상적인 장면이 꿈이 아니라 현실이 될 날이 점점 가까워지고 있다.
▲유전자 칩이란
유전자 발현 검출용 소자 (素子). 유전자가 어떻게 발현되고 있는가를 대규모로 검 토하기 위한 생명공학 기술이다. 유전자 칩은 1㎤ 정도의 기판위에 수천에서 수만 종류의 DNA를 배치함으로써 만들어진다. 생명에 대한 신비를 풀기 위해 지금까지 1-2개의 유전자를 대상으로 연구해 왔으나, 유전자 칩을 사용하여 생명현상에 관련 된 총체적 유전자 집단을 분리하고, 연구할 수 있게 되었다.
▲식물생화학연구실 연구원
①연구책임자 임채오(전공 : 식물생화학)
②박사 후 연구원 양경애(온도스트레스에 대한 배추의 유전자 칩 분석)
③박사과정(3명)
홍준기(Cysteine proteinase inhibitor 의 생화학적 특성과 기능분석)
임찬주(고온스트레스에 대한 애기장대의 유전자 칩 분석)
니구앤 두옹 나(중금속처리에 의한 배추 유전자의 발현분석)
④석사과정(3명)
황정은(고온스트레스 관련 식물 전사조절인자, DREB2C의 기능분석)
진환(DREB2C 유전자의 발현조절)
원혜정(Phytohormone처리에 의한 배추 유전자의 발현 분석)
웹사이트: http://www.gsnu.ac.kr
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