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케임브리지 대학교 세인즈베리 연구소(SLCU)의 과학자들은 공생 및 병원성 곰팡이가 먼 친척임에도 불구하고 유사한 단백질 그룹을 사용하여 식물을 조작하고 서식한다는 사실을 밝혀내는 획기적인 발견을 했습니다. 첨단 AI 기술을 사용하여 이러한 곰팡이에서 분비된 단백질을 비교한 이 연구는 식물-곰팡이 상호 작용의 기본 메커니즘을 밝혀줍니다. 이번 발견은 농업과 자연 생태계에 중요한 영향을 미칩니다. 이러한 분자 도구를 이해하면 잠재적으로 유익한 식물-균류 관계를 향상시키는 동시에 병원균에 대한 감수성이 높아질 위험이 있기 때문입니다.
SLCU의 Sebastian Schornack과 그의 연구팀은 식물 뿌리의 군집화를 촉진하기 위해 공생 곰팡이가 분비하는 단백질인 새로운 수지상 균근(AM) 이펙터를 식별하고 특성화하는 데 전념하고 있습니다. 병원성 및 공생 곰팡이가 사용하는 전략을 밝히기 위해 팀은 단백질 구조를 예측하는 강력한 도구인 AlphaFold2 AI 컴퓨터 프로그램을 활용했습니다. 이를 통해 그들은 공생 곰팡이와 병원성 곰팡이의 분비 단백질을 비교할 수 있었고 궁극적으로 두 유형의 곰팡이의 게놈에 암호화된 구조적으로 유사한 단백질 그룹을 발견하게 되었습니다.
이번 연구 결과는 식물 건강과 농업에 광범위한 영향을 미칩니다. AM 곰팡이와 같은 공생 곰팡이는 영양분 흡수, 식물 성장 촉진 및 병원체 방어에 중요한 역할을 합니다. 반면, Fusarium oxysporum과 같은 병원성 곰팡이는 바나나와 기름야자나무와 같은 중요한 작물을 위협하는 파괴적인 병원체입니다. Fusarium oxysporum lycopersici 이중 도메인 단백질(FOLD)로 알려진 공유 단백질의 식별은 이러한 단백질이 공생 및 병원성 곰팡이가 식물에 성공적으로 서식하는 능력에 기여한다는 것을 시사합니다.
Schornack 박사는 작물에서 AM 관계를 강화하면 식물 성장에 도움이 될 수 있지만 병원균에 대한 취약성이 높아질 수도 있다고 강조합니다. 이 발견은 공생 곰팡이에서 이러한 단백질의 존재와 기능, 그리고 식물-미생물 상호 작용에 대한 잠재적인 영향에 대한 의문을 제기합니다.
공생체와 병원체 모두에서 사용되는 효과기의 다양성과 유사성을 이해하는 것은 식물-미생물 상호 작용의 복잡성을 해결하는 데 중요합니다. 식물-병원체 관계의 이펙터 단백질은 상대적으로 잘 연구되었지만 AM 곰팡이와 관련된 식물-공생체 상호 작용에 대한 지식은 제한적입니다. 식물-공생체 관계에 관련된 다양한 이펙터를 밝혀내는 것이 Schornack 팀이 진행 중인 연구의 핵심 초점입니다.
이 획기적인 연구는 Gatsby Charitable Foundation, Royal Society 및 European Research Council의 자금 지원을 통해 가능해졌습니다.