국제 저널 <네이처 바이오테크놀로지> 논문에 참여한

곽민정(생명공학04), 이지담(생명환경공학10) 동문

우리는 세균 덕분에 식물을 먹을 수 있다는 사실! 다들 알고 계셨나요?

최근 국제 저널 <네이처 바이오테크놀로지>에는 '식물도 병충해와 싸우기 위해 보디가드를 둔다'는 것을 

발견해낸 연구 논문이 실렸습니다! 그런데, 이 보디가드 세균을 찾아낸 연구팀에

서울여대 생명환경공학과 졸업생 두 분이 소속되어있다고 하는데요!٩(๑•̀o•́๑)و

자랑스러운 두 선배님을 만나러 가볼까요?:D

Q. 안녕하세요! 본인 소개 간단히 부탁드립니다.

사진 : 곽민정 동문

K(곽민정 동문) : 안녕하세요! 저는 2009년 생명공학과(현재 생명환경공학과로 명칭 변경)를 졸업한 04학번 곽민정입니다. 저는 4학년 때 이연희 교수님의 '산업미생물학' 수업을 통해 '미생물 및 메타게놈'이라는 분야에 흥미를 느껴 과학기술연합대학원대학교(UST)에 진학하여 관련 연구실에서 박사 학위를 받았습니다. 서울여자대학교 재학 시절 수업을 통해 갖게 된 흥미를 10여 년이 지난 현재까지 꾸준히 유지하고, 결국 그 흥미와 관련된 연구 결과로 학교 블로그를 통해 인터뷰를 하게 되어 너무 기쁘고 감사합니다.

사진: 실험 중인 이지담 동문

L(이지담 동문) : 안녕하세요, 2015년 생명환경공학과를 졸업한 10학번 이지담입니다. 학부 졸업 후 대학원에 진학하였으며, 현재는 제약회사에서 근무하고 있습니다.

Q. 참여하신 논문에 대한 설명과 함께, 어떤 역할을 맡으셨는지 소개해주세요!

K : 식물의 근권은 지구상에서 미생물 다양성이 가장 높은 환경 중에 하나로, 수만 종 이상의 다양한 미생물 종들이 서로 상호작용하며 식물의 건강과 질병에 직간접적인 영향을 미칩니다. 작물 품종들 중에는 병에 잘 걸리는 감수성 품종과 병이 잘 안 걸리는 저항성 품종이 있는데, 식물의 병에 대한 반응은 식물 자체의 유전적 요소 외에 식물체에 함께 서식하고 있는 미생물들을 포함한 다양한 환경에 의한 영향을 받을 수 있습니다. 그래서 이번 논문에서는 작물 품종에 따라 근권에 서식하는 미생물 군집에 차이가 나며 그 차이가 식물의 병저항성에 영향을 미칠 수 있을 것이라는 가설을 세우고, 이를 입증하기 위해 연구를 시작하게 되었습니다. 

본 연구를 통해 저희 연구팀은 샷건 메타유전체(Shotgun metagenome) 데이터로부터 Ralstonia solanacearum이라는 토양 병원균이 일으키는 풋마름병에 저항성인 토마토의 근권에 특이적으로 높은 비율로 존재하며, 식물의 병저항성에 영향을 미칠 것으로 여겨지는 신종 플라보박테리움(flavobacterium)의 유전체를 발굴하였고, 이 유전체 정보를 기반으로 해당 미생물을 성공적으로 순수 분리하여 TRM1이라고 명명하였습니다. 그리고 TRM1 단독 처리에 의한 토마토의 병 발생 억제를 실험을 통해 확인하였습니다.

이번 연구 결과는 단순히 메타유전체 서열 데이터의 분석을 통해 샘플들 간의 차이를 비교 분석하는 데서 그치지 않고, 그 분석 결과를 토대로 찾아낸 균주를 가설 검증을 위해 성공적으로 분리 후 효능을 입증한 데에 큰 의미가 있습니다. 이것은 메타유전체 분석 결과를 실제 농식품 분야의 질병 예방/진단/치료 분야에 적극 활용할 수 있다는 것을 보여주는 예라고 할 수 있습니다. 이 연구에서 저는 메타게놈 데이터 분석을 담당하였고, 아직 분리, 배양된 적은 없지만 병 저항성 식물 근권에서 특이적으로 높은 비율로 존재하는 미생물의 유전체를 재구축하였습니다. 이 유전체 정보를 기반으로 이지담 동문이 해당 미생물을 성공적으로 분리해냈습니다.

L : 저희는 풋마름병 (병원균이 식물체 내의 물관을 막아 식물을 시들게 하는 병)에 저항성을 나타내는 토마토 품종과, 감수성을 나타내는 토마토 품종의 뿌리 주변 미생물 군집 차이를 분석하였습니다. 분석 결과, 저항성 토마토의 뿌리에 특이적으로 많이 존재하는 미지의 세균이 있다는 사실을 알아냈습니다. 하지만 문제는 그 미지의 세균이 실제 배양, 분리되진 않았다는 것이었습니다. 즉, 당시 저희는 그 세균의 존재만 알고 있지 실제로 발견하지는 못 한 상태였습니다. 간단히 말해, 군중 속에 A라는 사람이 있다는 건 알지만 정확히 누가 A인지는 모르는 것과 비슷한 상황이라고 생각하시면 됩니다. 저는 본 프로젝트에서 다양한 실험을 통해 타겟 세균을 배양시키고 찾아내는 데 성공했고, 실제 그 세균이 식물 병 저항성에 영향을 주는지 확인하는 실험을 수행했습니다.

사진: 곽민정, 이지담 동문이 참여한 연구 논문의 표지 / 서울여대 산업디자인 김이린 학우 제작

Q. 해당 논문에 참여하시게 된 계기는 무엇인가요?

K : 본 연구는 제 박사학위 주제 중 하나로, 석박사 통합과정 3년 차쯤 UST 지도 교수님이신 김지현 교수님(현 연세대학교)과 동아대학교 이선우 교수님의 공동 연구 과제를 통해 시작되었습니다. 새로 과제가 시작되고 학위 주제를 정해야 하는 시기가 일치하여 자연스럽게 본 연구에 참여하게 되었습니다.

L : 저는 특정 환경에 존재하는 미생물 군집을 분석하는 연구에 관심이 많았기에, 이 분야에서 가장 활발한 연구를 하시는 김지현 교수님 연구실에 들어가게 됐습니다. 마침 연구실에 학교 선배인 곽민정 박사님이 있었고, 곽민정 박사님의 부사수로 배우면서 박사님이 진행하고 계시던 프로젝트에 참여할 수 있었습니다: )

Q. 프로젝트를 진행하면서 어려웠던 점이 있다면 무엇인가요? 혹시, 어려움을 극복하셨다면 어떻게 극복하셨나요?

사진: 세균을 토마토에 접종함으로써 얼마나 병에 걸리는지 확인하는 실험

K : 저는 메타유전체 서열 정보를 새로운 방법으로 분석하여 발굴한 미생물의 유전체 서열까지는 확보하였는데, 해당 미생물이 분리 배양이 되지 않아 그 실체를 확인할 수 없었던 것이 가장 힘들었습니다.그래도 큰 기대를 가지고 몇몇 저명한 저널에 투고하였지만, 매번 '해당 미생물을 찾아내어 직접 식물의 병 억제 효과를 확인해야만 한다' 는 답변과 함께 게재가 거절되었습니다. 데이터로는 해당 미생물의 존재가 분명한데 정작 실험실에서는 분리가 되지 않아 그 실체에 대한 의문까지 들 무렵, 이지담 동문이 1년 가까운 피땀 어린 노력을 들인 끝에 마침내 해당 미생물의 분리 배양에 성공하였습니다.

L : 그 미지의 타겟 세균을 실제로 배양하고 찾아내는 과정이 무척 힘들었습니다. 앞에서도 말씀드렸지만 저희가 찾는 균의 존재만 알고 있었지 실제 그 균이 누구인지 찾아내는 것은 마치 모래사장에서 바늘을 찾는 격이었어요. 하지만 지도 교수님과 곽민정 박사님을 비롯한 연구실 식구들의 조언과 격려로 극복할 수 있었습니다!

Q. 반대로 프로젝트를 진행하면서 보람을 느꼈던 일이나, 배운 것이 있다면 무엇인가요?

K : 본 연구는 시작한 지 거의 7년 만에 마무리되었습니다. 중간에 연구 진행을 포기할 뻔한 적도 있었고, 논문 투고 과정에서 적당한 곳에 투고하고 마무리 지어버리고 싶을 때도 있었습니다. 하지만 김지현 교수님께서 본 연구의 가치에 대해 포기하지 않으시고 끊임없이 용기를 북돋아주시며, 논문 투고를 진행해주셨습니다. 그래서 결국 최고의 성과가 나오게 되어 너무 감사하고 뿌듯합니다.

L : 당연히 타겟 세균을 찾아냈을 때입니다! 정말 바라고 바라던 결과라 드디어 찾아냈다는 사실이 믿기지 않았어요. 포기하지 않고 최선을 다해 임하면 결국 성취할 수 있다는 것을 다시 한번 느낀 계기였습니다.

Q. 마지막으로 서울여대 학우들에게 한 마디 부탁드립니다!

K : 공부든, 노는 것이든, 일이든 최대한 다양한 경험을 해보았으면 좋겠습니다. 그리고 현재에 최선을 다하고, 현재를 즐기며 살 줄 아는 서울여대 학우가 되길 바랍니다: )

L : 이 프로젝트가 완결되기까지 정말 많은 실패가 있었고 어려움이 있었습니다. 특히 앞이 보이지 않는 상황이니 불안감은 커지고, 정신적 고통도 심해지더라고요. 하지만 성공적으로 끝내고 나니 당시의 고통이 이제는 제 자산으로 남게 됐어요. 다들 각자의 위치에서 나름의 어려움을 갖고 있겠지만 그 끝에는 반드시 빛이 있을 거라 믿고 모든 분들이 끝까지 힘내셨으면 합니다. 읽어주셔서 감사합니다!

이번 논문의 표지는 현재 서울여대 산업디자인학과에 재학 중인 김이린 학우가 제작했다고 합니다.

선후배 간의 훈훈한 시너지를 볼 수 있는 대목이죠 ; )

무려 7년이나 지속된 연구를 포기하지 않고 의미있는 결과까지 도출해낸 선배들의 끈기와 열정,

후배들도 계속 이어가도록 하겠습니다. 감사합니다!٩( ᐛ )و