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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

식물에 동력을 제공하는 광합성 단백질들

미디어위원회
2024-06-15

식물에 동력을 제공하는 광합성 단백질들 

(Photosynthetic Proteins Power Plants)

by Frank Sherwin, D.SC. (HON.)


    일부 과학자들은 광합성(photosynthesis) 과정에서 거의 모든 것들이 밝혀졌다고 생각하고 있다. 왜냐하면 광합성 경로에 관여하는 여러 비밀스런 분자들의 기능, 조립, 위치 등 상세한 사항들이 발견되었기 때문이다. 그러나 DNA 코드에서 더 많은 세부 사항들이 발견되고 있는 것처럼[1], 광합성의 기능적 특성들이 더 많이 밝혀질수록, 더 많은 질문들이 생겨나며, 더 많은 학습과 조사들이 이어지고 있다. 예를 들어, 생화학에서 매우 일반적인 과정인 인산화(phosphorylation, 생체분자에 인산기가 추가되는 것) 과정은 기공(stomata)을 여는 것을 돕는 한 양성자 펌프(proton pump)에 의해 촉진되는 것이 최근에 발견되었다.[2] 최신 극저온 전자현미경(cryoelectron microscopy, cryo-EM) 연구를 통해, 놀라운 광합성 관련 단백질들이 계속해서 밝혀지고 있는 것이다.[3]


영국 존 이네스 센터(John Innes Centre)의 웹스터 그룹(Webster group) 과학자들은 광합성 연구에 참여하고 있으며, 특히 엽록체 전사 복합체(chloroplast transcription complex)의 구조와 RNA 중합효소(RNA polymerase)라는 놀라운 한 단백질 효소에 초점을 맞추고 있다.[4] 이 복잡한 효소는 전사 과정에서 이중 가닥 DNA 주형에서 단일 가닥 RNA를 만드는 생화학 반응을 촉매하도록 설계된 분자기계로서[5], DNA 염기서열 정보를 RNA 분자로 전사하는 과정이다. 따라서 전사는 필수 단백질 기계인 RNA 중합효소에 의해 수행된다. 존 이네스 센터의 기사는 이렇게 설명한다 :

식물의 엽록체(chloroplasts)에는 고유한 RNA 중합효소가 포함되어 있다는 사실이 50년 전에 밝혀졌다. 그 이후로 과학자들은 이 효소의 복잡성에 놀라움을 금치 못했다. 이 효소는 그 조상인 박테리아 RNA 중합효소보다 더 많은 서브유닛을 갖고 있으며, 인간 RNA 중합효소보다 훨씬 더 크다.[3]

엽록체 유전자의 전사는 주로 플라스티드-인코딩 RNA 중합효소(plastid-encoded RNA polymerase, PEP)에 의해 수행된다. 이것은 여러 개의 서브유닛으로 이루어진 복합체이며, 핵-인코딩 PEP-관련 단백질(nuclear-encoded PEP-associated proteins, PAPs) 세트에 차례대로 부착된다. 전사 기능을 포함하여, 엽록체 기능이 제대로 작동하려면 PEP가 있어야 한다.


또한 Cell 지에서 베르가라-크루스(Vergara-Cruces) 등은 엽록체 전사에 관여하는 다른 복잡한 효소들을 나열하고 있었다 : “[전사] 모델은 초과산화물 불균등화효소(superoxide dismutase), 라이신 메틸기 전달효소(lysine methyltransferase), 티오레독신(thioredoxin), 그리고 PEP의 하위 단위인 아미노산 연결효소(amino acid ligase enzymes)에 대한 세부 사항들을 밝혀내고 있다.”[6]

Cell 지 논문의 공동저자인 그룹 리더 마이클 웹스터(Michael Webster) 박사는 다음과 같이 말한다,

“엽록체 유전자의 전사는 식물이 성장하는 데 필요한 에너지를 공급하는, 광합성 단백질들을 만드는 데 있어서 기본적인 단계이다. 우리는 이 과정을 세부적인 분자 수준에서 더 잘 이해함으로써, 더 강력한 광합성 활동을 하는 식물을 개발하려는 연구자들에게 도움이 될 수 있기를 바란다."[3]

또한 베르가라-크루스 등은 “종합적으로 이러한 데이터는 엽록체 전사에 대한 기계적인 이해와 식물의 성장과 적응에서의 역할에 대한 토대를 제공한다”라고 말하고 있었다.


극저온 전자현미경을 사용한 연구에서 RNA 중합효소를 통해 엽록체 유전자의 전사에 관여하는 놀라운 광합성 관련 단백질들이 계속 밝혀지고 있는 것이다. 이러한 고도로 복잡한 단백질들이 모두 무작위적인 과정으로 우연히 생겨날 수 있었을까? 진화론에서는 엽록체 RNA 중합효소가 박테리아 RNA 중합효소에서 진화했다는 잘못된 주장을 하고 있다. 그러나 각 중합효소 복합체는 식물, 사람, 원핵생물(박테리아)을 포함하여 특정 생물체 그룹에서 가장 효율적으로 기능하도록, 창조주 예수님에 의해 설계되었을 뿐이다.


References

1. Tomkins, J. Three-Dimensional DNA Code Defies Evolution. Creation Science Update. Posted on ICR.org April 27, 2015, accessed April 21, 2024.

2. Coslett, M. Discovery of amino acid unveils how light makes stomata open in plants. Phys.org. Posted on phys.org March 26, 2024, accessed April 20, 2024.

3. Advanced microscopy reveals proteins that power photosynthesis. John Innes Centre. Posted on phys.org March 4, 2024, accessed April 20, 2024.

4. Sherwin, F. Chloroplast Construction Reflects Creation. Creation Science Update. Posted on ICR.org October 26, 2023, accessed April 20, 2024.

5. Guliuzza, R. 2023. Billions of Biological Nanomachines Point to Christ’s Workmanship. Acts & Facts. 52 (11): 4–7.

6. Vergara-Cruces, A. et al. 2024. Structure of the plant plastid-encoded RNA polymerase. Cell. 187 (5): 1145–1159.

* Dr. Sherwin is a science news writer at the Institute for Creation Research. He earned an M.A. in invertebrate zoology from the University of Northern Colorado and received an Honorary Doctorate of Science from Pensacola Christian College.


*참조 : ▶ 광합성의 복잡성

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▶ 식물의 복잡성

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▶ 식물의 설계적 특성

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▶ 식물의 통신

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▶ 단백질과 효소들이 모두 우연히?

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출처 : ICR, 2024. 5. 16.

주소 : https://www.icr.org/article/photosynthesis-uncovered/

번역 : 미디어위원회



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