생명과학과 이상호 교수 연구진(제1저자 이영목 박사)은 지질이 어떻게 식물 액포 조절에 관여하는지 새로운 단서를 발견하였다. 이들은 초저온 전자현미경법(cryo-EM)을 통해 식물 액포로의 음이온 수송에 중요한 ALMT9 음이온 채널의 구조 기반 활성화 기전을 규명하였고, 예상치 못한 지질에 의한 액포 조절 가능성을 발견하였다. 해당 연구는 프랑스 Institute for Plant Sciences of Montpellier (IPSiM)의 Alexis De Angeli 교수 연구진과 성균관대학교 물리학과 유제중 교수 연구진, 한국기초과학지원연구원의 황금숙 교수 연구진과의 공동 연구를 통해 이루어졌다.

식물의 액포는 다양한 종류의 물질을 보관 및 분배하는 창고와 같은 역할을 하는 세포소기관으로 스트레스 저항, 부피 조절 등 다양한 생리적 현상에 관여한다. 다양한 이온 채널 및 수송체가 액포 내외의 물질 수송을 조절하는 통로 역할을 하며, 이 중 ALMT9 음이온 채널은 광합성에 필요한 기공 조절, 과일의 맛과 향 등을 조절하는 중요한 기능을 매개하는 것으로 알려져 있다.

연구진은 ALMT9 음이온 채널을 cryo-EM을 통해 관찰하던 중 기존에 알려지지 않은 지질과의 결합 형태를 발견하였다. 이를 바탕으로 공동 연구를 통해 구조생물학 뿐 아니라 질량분석학, 전기생리학 및 분자거동학의 기술을 접목함으로써 지질이 ALMT9의 조절에 있어 핵심적임을 제시하였다. 이번 연구로 지질에 의해 액포가 조절되는 과정에 대한 새로운 연결고리가 밝혀져 다양한 후속 연구로의 발전이 기대된다.

이상호 교수는 “이번 연구를 통해 미스터리였던 지질의 기능을 규명하게 되었다”며 “이를 토대로 생명현상에서의 지질의 역할에 대한 이해가 깊어지게 될 것”이라고 밝혔다. 또한 “최근 교내에 도입된 최첨단 기기인 cryo-EM을 이용한 연구 사례를 보여주어 앞으로 해당 장비를 이용한 우수한 연구 성과 도출에 대한 기대감을 높여 주고 있다”고 밝혔다.

이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF: 14.7)’에 2월 20일 온라인 게재되었다.

※ 논문명: Structural basis for malate-driven, pore lipid-regulated activation of the Arabidopsis vacuolar anion channel ALMT9

※ DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-56940-5

※ 저자: 이영목 박사 (제1저자), 유재민, 정서연, 유제중 교수 (성균관대학교 물리학과), 이상호 교수 (교신저자, 성균관대학교 생명과학과)

그림 1. 다양한 지질이 결합된 형태로 규명된 ALMT9 음이온 채널 구조