상명대 생명공학과 기장서 교수 연구팀은 "살조물질에 대한 독성 알렉산드리움의 글루타치온-S-전이효소(GST) 유전자 반응 및 세포예정자살 현상"을 규명하고 이를 세계적 권위의 학술지인 종합환경과학(Science of the Total Environment) 2024년 3월호에 발표하였다.
水생태계에서 유해성 플랑크톤의 대량 증식은 심각한 환경문제와 수산업 피해를 일으킨다. 특히, 독성 플랑크톤인 알렉산드리움은 수산물을 독화시켜 식중독 유발 및 경제사회적 문제를 야기한다. 우리나라는 지난 40여 년간 코클로디니움 적조와 알렉산드리움의 패류독소로 인하여 많은 수산업 피해와 생태계의 건전성이 심각하게 위협받아 왔다.
유해성 플랑크톤 대량 증식의 원인은 육지로부터 과도하게 유입되는 영양염류에 의한 수생태계의 부영양화와 수온 상승에 의한 것으로 해석되어 왔다. 이에, 독성 플랑크톤의 대발생과 피해를 방제하기 위해 활성 염소, 황산구리, 제초제, 황토 등의 살조물질로 이를 처리한다.
독성 플랑크톤인 알렉산드리움은 환경 오염물질과 살조물질 처리에도 불구하고 생존하는 특성을 보인다. 알렉산드리움은 거대한 게놈 유전체(인간의 30배)와 독특한 유전자를 갖고 있어 이들의 생존전략과 연관이 있는 것으로 추정됐다.
기장서 교수 연구팀은 본 연구를 통하여 독성 알렉산드리움은 살조물질과 환경 오염물질에 노출되면 세포내 활성산소가 생성되어 산화적 스트레스를 격게 되고 특이적인 GST 반응의 해독과정을 통해 생존하게 되고, PCB(폴리염화비페닐)와 같은 환경호르몬에 대해서는 세포예정자살 현상을 보이며 사멸하게 된다는 것을 밝혀냈다.
또한, 알렉산드리움은 많은 수의 GST와 고유한 chi-GST를 갖고 있으며 살조물질과 오염물질에 특이적으로 작용하는 것을 규명하는 큰 성과를 거두었다.
본 연구결과는 독성 플랑크톤의 생리적 방어의 기본원리에 대한 연구로 살조물질 선정과 처리 방법 모색에 유용한 정보를 제공한다. 또한 알렉산드리움의 살조 기본원리를 유전체 수준에서 규명하고 지속적인 독성 플랑크톤의 분자제어기법 개발에 폭넓게 활용할 수 있어, 향후 우리나라 수생태계의 건전하고 지속가능한 관리, 수산자원 보호, 어민의 소득증대에 기여할 것으로 기대된다.