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원전사고에도 살아남은 미생물 생존원리 밝혀

임상용 원자력연 박사 연구팀, 기존 학설과 달리 각각 방사선 저항성 갖춰
전자현미경으로 관찰한 데이노코쿠스속 사진과 방사선에 의해 손상된 DNA가 회복되는 사진.<사진=한국원자력연구원>전자현미경으로 관찰한 데이노코쿠스속 사진과 방사선에 의해 손상된 DNA가 회복되는 사진.<사진=한국원자력연구원>

국내외 연구진이 원전사고에도 살아남는 미생물의 생존원리로 기존 학설을 뒤집는 논문을 발표해 관심이 모아지고 있다.

한국원자력연구원(원장 하재주)은 임상용 첨단방사선연구소 박사 연구팀이 프랑스 원자력청(CEA)의 그루트(A. Groot) 박사팀과 공동연구로 유전자 분석을 통해 데이노코쿠스속(屬) 미생물들이 각자 고유의 방사선 저항성 메커니즘을 갖추고 있다는 사실을 알아냈다고 25일 밝혔다.

미생물 데이노코쿠스 라디오두란스는 X-선으로 완전 멸균한 통조림이 계속 발효되는 현상을 조사하던 중 발견됐다. 이는 현재 지구상에 존재하는 생물체 중 가장 강력한 방사선 저항성을 갖고 있고 방사성폐기물 분해능력도 갖췄다.

사람은 10그레이(Gy, 방사선 에너지 흡수량 단위) 방사선에 노출되면 수일내 사망하고 생명력이 강한 미생물도 200Gy의 선량에서 죽게된다. 반면 데이노코쿠스는 5000Gy에서도 생존해 사람에 비해 방사선에 500배 이상 강하다.

그동안 학자들은 데이노코쿠스속 미생물이 모두 방사선 저항성을 갖는 것을 발견, 단일 메커니즘이 있다는 가설아래 연구를 해 왔다.

데이노코쿠스의 방사선 저항성 연구는 방사성폐기물 처리, 방사선 항암 치료에 활용할 수 있다. 특히 방사선에 강한 바이오 소재 산업에 유용하다. 최근 NASA가 우주 미생물로 활용하기 위한 연구를 진행하고 있다. 하지만 방사선을 이겨내는 메커니즘은 아직까지 규명되지 않은 상황이다.

연구팀은 전 세계 296편의 논문에서 보고된 250여개 방사선 저항성 단백질을 토대로 11종의 데이노코쿠스속 미생물들을 비교 분석했다.

그 결과 방사선 저항에 핵심적 역할을 수행하는 IrrE/DdrO 단백질은 공통으로 갖고 있지만 기존의 통념과 달리 실제 DNA 손상을 복구하는 단백질들과 그 작동 메커니즘은 각 미생물마다 다르다는 사실을 밝혀냈다.

이는 기존 연구 방향을 대전환한 것이자 방사선 저항 원리가 자연계에 다양하게 존재한다는 의미다. 바이오 소재에 활용할 수 있는 항산화 단백질, 항산화 소재의 자원이 대폭 확대된 것이다.

연구팀은 앞으로 방사선 저항성 미생물의 방사선 반응신호 전달 메커니즘과 관련 유전자 기능을 규명하는 연구에 집중할 계획이다. 또  방사선 저항성 미생물을 수집·배양하는 은행(RAD-BANK)을 구축, 방사선 저항성 미생물과 이번 연구결과 밝혀낸 DNA, 단백질 등 다양한 유전자원을 분양할 예정이다.

임상용 박사는 "이번 연구를 통해 미생물의 방사선 저항성 원리를 체계적으로 정립하였을 뿐만 아니라, 향후 고등동물을 비롯한 다양한 생물체의 방사선 반응 원리를 규명하는 데 중요한 이정표를 제시했다"고 연구 의의를 설명했다.

한편 논문 주저자인 임상용 박사는 BRIC(생물학연구정보센터)이 주관하는 '한국을 빛내는 사람들'에 선정됐다.

연구결과는  '데이노코쿠스속 미생물의 방사선 및 산화 스트레스 유전자 다양성에 대한 리뷰’로 미생물학 분야 학술지인 '펨스 마이크로바이올로지 리뷰(FEMS Microbiology Reviews, IF 11.392)' 온라인판에 25일 게재됐다.
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