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중국, 세계 최초로 ‘고등식물 광 포집 복합물 결정체 구조’ 연구에서 중대 성과 달성
 국제 유명 학술지인 ‘자연구조 분자 생물학(Nature Structural & Molecular Biology)’은 최근 온라인으로 ‘중국과학원’ 산하 ‘생물 물리 연구소’ 창원루이(常文瑞) 원사(院士) 연구팀이 완성한 ‘고등식물(高等植物) 광합막(光合膜) 단백(蛋白)-시금치(?菜) 차요(次要) 광 포집 복합물 CP29의 2.8 해상도 3차원 결정체 구조(Structural insights into energy regulation of light-harvesting complex CP29 from spinach) 연구’ 논문을 공식 발표하였다.
이번 중대 과학연구 논문은 창원루이 원사 연구팀이 지난 2004년도에 ‘시금치 주요 광 포집 복합물 LHCII 결정체 구조 연구’에서 혁신적인 성과를 취득한 후 달성한 새로운 중대 과학연구 성과에 속하는 동시에 세계 최초의 ‘고등식물 차요 광 포집 복합물 결정체 구조 연구’ 결과에 속한다.
자연계의 광합 작용은 광합막에 모자이크(Mosaic)되어 있는 단백질 색소 복합물(예를 들면 ‘광 계통 I’과 ‘광 계통 II’) 간에 상호 협동 배합을 통해 실현된다. 이런 단백질 복합물의 정밀 3차원 구조 연구에 있어서 광합 작용의 분자 메커니즘을 해석하고 관련 해석 결과에 기반하여 광합 작용을 이용하고 시뮬레이션하여 ‘인공(人工) 광합 작용’을 실현하는 것은 중요한 의미가 있다고 한다.
식물 광합 작용의 원초적인 반응은 광 포집부터 시작된다고 한다. ‘광 계통 II’ 핵심 복합물의 외부 주변에는 복잡하고 효율성이 높은 ‘광 포집 안테나 시스템’을 보유하고 있으며 제일 외부 주변에 위치하여 있는 광 포집 복합물인 LHCII와 LHCII 및 반응 중심 간의 차요(次要) 광 포집 복합물인 CP29, CP26과 CP24로 공동 구성되어 있다고 한다.
CP29는 최대의 단백질로서 태양 에너지를 포집할 뿐만 아니라 포집된 태양 에너지를 효율적으로 반응 중심에 전달한다. 동시에 CP29는 LHCII와 반응 중심 간의 에너지 전달 과정에서 브리지(Bridge) 역할을 발휘하게 된다고 한다.
전 세계적 범위에서 과학자들은 장기간 CP29 결정체 구조에 대한 해석 작업을 완성하지 못한 상황에 처해 있었다. 유럽의 부분적인 과학 실험실 연구팀이 CP29 마이크로 결정체를 추출하는데는 성공하였지만 결정체 품질을 향상시킬 수 없어 최종적으로 관련 과학연구를 포기할 수 밖에 없는 상황에 처하게 되었다.
‘중국과학원’ 산하 ‘생물 물리 연구소’ 창원루이 원사 연구팀은 5년 간의 지속적인 과학연구를 통해 세계 최초로 고등식물인 시금치의 CP29 결정체 구조를 독자적으로 해석해 내는데 성공하였다고 한다. 연구팀은 CP29 결정체 구조에 대한 해석을 통해 여러 가지 기능 연구에서 폭 넓게 응용되었던 한 개의 ‘예측 CP29 모델’을 보정하는데 성공하였다고 한다.
CP29라는 중요한 광합막 단백질 3차원 구조 측정은 원자 수준에서 고등식물의 차요(次要) 광 포집 복합물의 효율적인 광 포집, 에너지 전달에 대한 심층적인 과학연구를 실행하고 특히 광 보호 등 에너지 조절 메커니즘 연구를 위해 구조적인 기반을 제공해줄 수 있어 고등식물 결정체 구조 연구에서 중대한 의미를 가진다고 한다. 창원루이 원사 연구팀의 이번 과학연구는 중국 ‘국가 과학기술부’, ‘국가 자연과학 기금 위원회’의 지원을 받아 실행되었다고 한다.
※출처: 녹색기술정보포털(www.gtnet.go.kr)
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