식물도 감기에 걸릴까? 무리무리!! (무리가 아니었다!?)

방가루 *^_^*

오늘도 실험실에서 지평좌표계를 설정하며 박혀있는 지박령 노예에요~!

요즘 실험도 안되고 약간 슬럼프 (슬라임 아님) 같이 와서 재밌는 글이나 쓰고 퇴근 하려고여 ㅋㅋ

제목은 식물도 감기에 걸릴까? 무리무리!! (무리가 아니었다!?)

원래는 DNA에 대해 쓰려고 했는데 이게 더 재미있을거 같아 준비 해봤어영 크크크

식물과 바이러스는 오랜 옛날부터 서로 영향을 주면서 살아가는 존재였습니다!

오늘은 이 둘의 관계에 대해 살짝 엿보는 시간을 가져봅시다!

1. 바이러스란 무엇인가!?

바이러스… 우리들의 지난 3년을 통째로 말아먹은 코로롱도 바이러스죠!

(바이러스도 따로 알아보면 매우 재미있잔슴~)

바이러스의 사전적 의미는 바로!

‘A virus is a submicroscopic infectious agent that replicates only inside the living cells of an organism.’

즉, 현미경으로 관측 가능한 세포(cell) 안에서만 살아갈 수 있는 유기체입니다!

(필자는 비생물로 생각함 크크크)

최초로 발견된 식물 바이러스는 바로 러시아의 생물학자인 드미트리 이바놉스키가 발견한 담배모자이크 바이러스 (Tobacco mosaic virus, TMV) 입니다!

출처 (https://en.wikipedia.org/wiki/Tobamovirus#/media/File:OPSR.Virga.Fig16.png)

희한하게도 생겼죠? 

사실 식물 바이러스의 특징을 말하려면 기본적인 바이러스의 구조를 이야기 해야 하지만…

그거 까지 말하면 너어어ㅓ어어어어엉무 길어지기 때문에 오늘은 패스! 크크크

간단하게 말하면 대부분의 식물바이러스는

• RNA를 유전체로 가진다.
• 외피를 가지지 않는다. (non-enveloped)
• 캡시드 코트를 가진다.

이정도가 되겠습니다!

그렇다면 이제 식물에 감염되는 경로를 간단하게 볼까요?

2. 바이러스의 감염 경로

바이러스는 숙주 밖에서는 그냥 단백질 덩어리에 불과합니다!

스스로 생리 대사를 할 수 없죠.

그래서 식물에 감염되는 과정 조차 스스로 무리무리 ㅠㅠ

그럼 식물은 어떻게 바이러스에 감염되는 걸까요???

출처 (https://www.the-scientist.com/infographics/how-viruses-attack-plants-30340)

바이러스가 식물 내부로 침투하는 루트는 크게 두 가지 정도로 볼 수 있습니다!

1번: 벌레의 체내에 기생하던 바이러스가 벌레가 식물의 수액을 빠는 동안 들어가기!

2번: 식물의 상처를 통해 들어가기!

이렇게 들어간 바이러스는 식물 내부에서 복제를 시작합니다!

출처 (https://www.the-scientist.com/infographics/how-viruses-attack-plants-30340)

와우! 벌써 신나죠??

식물 내부로 들어가면 우선 바이러스는 옷을 벗습니다! (야해…)

1번을 보시면 보라색의 캡시드 (capsid)라고 불리는 단백질로 구성된 코트를 벗는 모습이 보입니다!

그러면 바이러스의 유전물질인 RNA가 숙주 세포의 안을 (세포질) 둥둥 떠다니게 됩니다.

2번을 보면 바이러스 RNA가 식물의 골지체 (노란색)의 일부분을 빼았아 자신의 RNA를 복제시키는 노예공장을 만들었습니다! (대학원 아님)

그리고 3번 부터는 바이러스 RNA를 바탕으로 새롭게 만들어진 바이러스가 점점 퍼지는 것을 볼 수 있습니다!

즉, 바이러스는 처음부터 자기 것이라고는 RNA 밖에 없으면서 평화롭던 식물 안에 들어와 감 놔라 배 놔라 수준을 넘어 식민지화를 시키는 극악무도한 놈이란 말입니다!!!

(지극히 식물입장 ㅠㅠ)

이렇게 되면 식물은 어떻게 될까요??

출처 (Ghoshal, B. and H. Sanfacon (2015). "Symptom recovery in virus-infected plants: Revisiting the role of RNA silencing mechanisms." Virology 479-480: 167-179.)

이 사진은 바이러스에 대한 식물 면역에 대한 논문인데 그냥 첫번째 사진으로 나오길래 가져왔습니다 ㅋㅋㅋ

이렇게 바이러스에 감염된 식물은 아프게 됩니다 ㅠㅠ

그럼 과연 식물은 바이러스에 대해 당하기만 할까요??

3. 바이러스에 대한 식물의 면역

식물이 바이러스에 대해 방어를 하는 방법은 대략 4가지로 구분할 수 있습니다!

하지만 사실 네 가지가 각각 따로 발현되는 것이 아닌 매우 복잡하고 긴밀하게 연결 되어있습니다!

출처 (Nicaise, V. (2014). "Crop immunity against viruses: outcomes and future challenges." Front Plant Sci 5: 660.)

어… 사실 여기부터 더 이상 단어를 한국어로 번역할 수가 없는 부분입니다.

정말 쉽고 재미있게 설명 드리고 싶지만 방법이 없네요 ㅠㅠ

궤도님의 능력이 정말 대단하다고 생각이 들어요 흑흑

혹시나 이 부분이 궁금하신 분들이 많이 계신다면 추가로 올릴게요 ㅠ

4. 식물을 바이러스로부터 보호하는 방법

마지막으로 식물을 어떻게 보호할 수 있는지 한번 생각해 봅시다!

코로나 바이러스에 걸렸을 때 우리가 뭘 했는지 기억 나시나요?

바로 백신을 맞았습니다! (필자는 3차 까지 맞고 탈모 걱정에 눈물이 남 ㅠㅠ)

정말 신기하게도 식물백신도 존재 한답니다!

출처 (https://www.science.org/content/article/new-medicine-could-vaccinate-plants-against-devastating-viruses)

식물 백신의 원리는 사람 백신과 매우 유사합니다!

식물에게 감염성이 있는 바이러스를 약독화 혹은 바이러스의 일부분을 식물에게 주입하여 미리 면역성을 가지게 하는 것입니다!

또 다른 방법으로는 화학적인 방법을 이용해 식물을 보호하는 것입니다.

출처 (https://en.wikipedia.org/wiki/1,2,3-Benzothiadiazole#/media/File:1,2,3-Benzothiadiazole.png)

위 사진에 보이는 것은 Benzothiadizole (BTH)이라고 불리는 인공 호르몬입니다.

BTH는 식물의 질병 저항성을 유도하는 호르몬이기 때문에 바이러스 뿐만 아니라 다른 병원체로 부터 식물을 보호하는데 사용될 수 있습니다.

식물을 보호하는 마지막 방법은 그 유면한 3세대 유전자 가위인 CRISPR/Cas9 시스템을 이용하는 것입니다!

출처 (https://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR_gene_editing#/media/File:GRNA-Cas9.svg)

CRISPR/Cas9 시스템은 정말 많은 연구팀의 소송과 싸움이 얽혀있는 재미있는 스토리를 가지는 유전자가위입니다!

일단 우리는 노벨상을 수상하신 제니퍼 다우드나 (Jennifer Doudna) 박사님이 발견하신 것으로 알자구요!

(이름에 DNA가 들어가신 낭만있는 박사님…)

유전자가위를 사용한 방법은 지금도 매우 활발하게 연구되고 있고,

식물 생리학 및 병리학 연구에서도 많이 사용되는 도구입니다!

그림을 보시면 유전자 가위의 Cas9 단백질은 DNA에 틈 (cleavage)을 만드는 역할을 합니다.

그러면 세포는 해당 부분을 수정하게 되고, 그러는 과정 중에서 염기서열이 바뀌게 되는 그런 원리를 가지는 도구입니다.

단백질도 요즘은 Cas9 뿐만 아니라 엄청 많은 종류가 만들어졌기 떄문에

식물 몸속으로 들어온 병원체를 타겟으로 하는 가위를 만들 수도,

아니면 병원체에 더 강한 면역을 가지는 식물 자체를 만드는 것도 가능합니다!

물론 아직은 정말 많은 연구가 필요하겠지만요 ㅎㅎ

오늘은 여기까지 입니다!

어우 다시 읽어보니까 두서 없고 너무 얕은 얘기만 한거 같아 읽으시는 분들이 다소 실망스러우실거 같네요 ㅠㅠ

혹시 궁금하신 내용이나 질문이 있으시다면 아는 내용에 대해선 최선을 다해 답변 드리겠습니다!

그리고 저도 아직 배우는 중이라 틀리거나 어색한 부분이 있더라도 너무 혼내지는 말아주세요 ㅠㅠ

그럼 읽어주셔서 감사하고 즐거운 주말 보내세요!!