식물의 잎 표면에는 수만 개에 달하는 미세한 기공이 있어, 광합성에 필요한 이산화탄소를 흡수하고 산소는 내보내는 역할을 한다.

이 같은 기공의 개폐를 조절하는 것은 기공을 둘러싼 한 쌍으로 이뤄진 공변세포로, 공변세포 내 세포막에 있는 칼슘채널(칼슘이온 통로)이 공변세포의 움직임에 영향을 미치는 것으로 알려졌다.

하지만 칼슘채널을 이루는 단백질이 정확히 밝혀지지 않아 기공이 조절되는 원리를 알 수 없었다.

IBS(기초과학연구원) 식물 노화·수명 연구단 곽준명 그룹리더 연구진은 애기장대의 공변세포 칼슘채널에서 'GLR3.1/GLR3.5' 단백질을 처음으로 발견했다고 7일 밝혔다.

연구진은 특정 아미노산이 칼슘채널을 활성화해 세포 안으로 칼슘을 들여오는 역할을 한다는 것을 전기·생리학적 방법으로 증명했다.

GLR3.1/GLR3.5 두 단백질을 제거한 돌연변이 공변세포에는 L-메티오닌 아미노산을 처리해도 칼슘이 이동하면서 발생하는 전류가 검출되지 않았다.

즉 L-메티오닌은 GLR 단백질로 이뤄진 칼슘채널을 열리게 해 세포 내로 칼슘을 유입시키는 역할을 하게 된다.

칼슘 이온이 공변세포 내로 들어오면 세포 내 삼투압이 떨어지면서 수분이 밖으로 빠져나가 부피가 줄어 기공이 닫히는 원리이다.

또 GLR3.1/GLR3.5 단백질이 없는 돌연변이 애기장대는 식물의 칼슘이 부족해 생기는 배꼽썩음병 증상과 유사한 칼슘 부족에 의한 세포 괴사가 일어나는 것이 관찰됐다.

GLR3.1/GLR3.5 단백질은 기공의 여닫음을 조절할 뿐만 아니라 세포에 칼슘을 제공해 식물의 생장을 돕는다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구 결과는 권위 있는 국제 학술지 '셀 리포츠'(Cell Reports) 이날자에 실렸다.