ROS는 유익하다!

저자 : 도민재 (KAIST 화학과)

요약문

ROS (Reactive oxygen species), 즉 활성산소는 식물에서 두 가지 상반된 역할을 하는 것으로 생각된다. ROS는 다양한 중요 신호 반응을 위해 필요하지만, 호기성(aerobic) 대사 과정의 유독한 부산물이기도 하다. 최근 연구를 통해 세포 증식과 분화를 포함한 몇몇 기본적인 생물학적 과정의 진행을 위해서는 ROS가 필수적이라는 것이 드러났다. 게다가 과거에는 산화 스트레스로 인해 ROS가 세포를 직접 죽인 것으로 생각되었지만, 현재 ROS로 인해 촉발된 신호전달경로를 통해 세포사멸 과정이 진행되는 것으로 여겨진다. 본 논문은 ROS가 세포 증식, 생리학적 기능, 생존 능력에 도움이 되어 식물에 이로울 가능성에 초점을 두며, 세포가 ROS의 기초적인 양을 유지하는 것이 생명에 필수적이라는 연구를 다룬다.

본 자료는 ROS are good. Trends in plant science 22.1 (2017): 11-19.의 논문을 한글로 번역, 요약한 자료입니다.

목차

1. 서론
2. ROS의 독성 정도는?
3. 레독스 생물학
4. 식물의 레독스 생물학
5. ROS는 유익하다!

1. 서론

ROS는 대기 중 산소 분자가 부분적으로 환원되거나 흥분된 형태로 신호전달물질로 세포에서 작용하지만, 유산소 신진대사의 피할 수 없는 독성 부산물로도 간주되기도 한다. ROS는 약 30억년 전에 최초로 대기 중 산소 분자와 함께 나타났으며, 이후로 계속 유산소 생명체들과 함께 존재하고 있다. 원시 바다에 많았던 환원성인 철 분자를 고려할 때, 초기에 지구상의 생물에 의해 생성된 대부분의 산소는 거의 즉시 ROS와 같은 다른 형태로 변환되었을 것이다. SOD (ROS scavenging enzyme superoxide dismutase)라는 효소는 모든 생명체의 계(kingdom)에서 발견되며, 진핵생물과 고세균이 분화되기 이전에 진화해 왔다는 사실이, 위의 가능성을 뒷받침해준다. 그러므로 지구상의 유산소 생명체의 발전은 ROS와 함께 일어났고, 이러한 사실은 우리가 현재 다른 생물학적 시스템에서 ROS가 하는 역할을 고려할 때 항상 명심해야 한다.

신호전달을 담당하는 분자로써 ROS는 다양한 수준의 반응성, 여러 생산 위치, 세포막을 넘을 수 있는 가능성 때문에 매우 다기능적인 물질이다. 그것들은 불안정한 수준의 대기의 산소를 감지하기 위한 신호 분자로 세포에 의해 처음 사용되거나, 또는 다양한 물질 대사 반응을 살피기 위해 활용되었을 것이다. 그 이후로 식물, 동물, 그리고 대부분의 진핵생물의 삶의 거의 모든 측면을 조절하도록 진화되었다. 예를 들어 고등 식물에서는 ROS가 발생, 분화, 레독스(redox) 수준, 스트레스 신호, 다른 유기체와의 상호 작용 및 세포 사멸을 조절하는 것으로 밝혀졌다.

유산소의 독성 부산물로써, ROS는 주로 엽록소, 미토콘드리아, 페록시좀에서 형성되지만, 충분히 높은 레독스 잠재성을 지닌 단백질이나 분자를 포함한 어떤 다른 세포 소기관에서도 형성된다. 그런 다음 산화 방지 효소와 산화 방지제에 의해 제거되거나 해독된다. ROS의 잠재적인 독성 영향을 방지하여 DNA, RNA, 단백질, 세포막을 보호하기 위해, 세포 내에서 지속적으로 ROS 제거를 통한 세포 산화 방지 메커니즘이 동작한다. 따라서 세포는 ROS를 기초적인 독성이 없는 수준으로 유지하며, 이 균형점으로부터 생기는 편차는 ROS 신호 반응에 사용될 수 있다.

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출처 : 생물학연구정보센터(BRIC)   (바로가기)