상명대, 해양의 질산염 변화가 독성 식물플랑크톤의 마비성 패류독소 생성에 미치는 영향 규명

▲ 독성 플랑크톤 알렉산드리움의 질산염 흡수와 세포내 대사 과정 질산염은 세포막의 질산염수송통로(NRT)를 통해 흡수되어, 미토코드리아와 엽록체 대사경로를 통해 삭시톡신으로 합성된다. 이 과정에서 sxtA, sxtG, sxtI 등의 효소가 단계적으로 관여하게 된다. (자료=상명대)

[에너지경제신문 송기우 에디터] 상명대학교(총장 홍성태) 융합공과대학 생명화학공학부 생명공학전공 기장서 교수 연구팀은 ‘해양의 질산염 변화가 독성 와편모 조류 알렉산드리움의 마비성 패류독소 합성에 미치는 영향’을 독소 생합성 sxt 유전자를 이용하여 분자생물학적으로 규명하고, 그 결과를 세계적 권위의 학술지인 Harmful Algae (2023.8.1.)에 발표했다.

▲ 상명대 기장서 교수 연구팀, 뒷줄 중앙 기장서 교수 (사진=상명대)

지난 30년간 우리나라 인근 바다의 질소계 영양염류의 비율은 꾸준히 증가했다. 이는 비료 및 화석 연료의 사용량 증가가 주요 원인으로 알려져 있다. 비료의 사용량이 증가하면서 빗물에 의해 바다로 유입되고, 공장과 자동차 매연에서 발생하는 질소산화물이 바다로 녹아들어 바다의 화학 조성을 바꾼다. 서해와 동해, 동중국해의 질소와 인의 비율은 약 13 대 1로 알려져 있으나, 동해의 질산염 농도는 급증하는 추세이다. 해양생태계의 질산염이 증가하면서, 식물플랑크톤 중 유해성 적조생물이 급속으로 번성하여, 적조에 의한 피해가 빈번해졌다.

매년 봄(3~6월), 마비성 패류독소를 생산하는 알렉산드리움이 국내 연안에 출현한다. 이들이 생산하는 독소인 삭시톡신은 열에 강해 삶아도 파괴되지 않는다. 과거 다양한 연구를 통해 알렉산드리움의 출현과 삭시톡신 합성에 질소와 인이 중요한 요소로 작용함이 밝혀졌으나, 직접적인 연관성을 설명하는데 한계가 있었다.

이번 연구에서는 삭시톡신 합성에 관여하는 sxt 유전자의 발현을 통해 질산염 농도 변화가 독소 합성에 영향을 미침을 규명하고, 질소 성분을 이용하여 독 합성에 관여하는 sxtI 유전자의 전장 서열 및 구조를 최초로 보고했다. 연구 결과 해양생태계의 질산염 농도 변화가 알렉산드리움의 출현 및 패류독소 발생에 유의한 영향을 미침을 분자생물학적으로 규명하였다.

연구 책임자인 기장서 교수는 "이번 연구 결과를 기반으로 앞으로 국내 연안 내 용존질소 농도에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다"고 강조했다.