살아 있는 식물 세포에서 셀룰로오스의 합성 과정을 직접 포착하다.

(Artistic rendering of cellulose regenerating on a plant protoplast cell surface with zoomed out view. Cellulose is synthesized by plasma membrane-bound enzyme complexes (green) and assembles into a microfibril network (brown), forming the main scaffold for the cell wall. Credit: Ehsan Faridi/ Inmywork Studio/ Chundawat, Lee and Lam Labs)

셀룰로오스(cellulose)는 식물의 가장 중요한 발명품입니다. 이 질기고 단단한 고분자 물질 덕분에 식물은 튼튼한 세포벽을 만들 수 있습니다. 덕분에 식물은 단단한 줄기와 튼튼한 나무가 될 수 있고 거대한 크기로 자랄 수 있습니다. 또 셀룰로오스는 식이 섬유의 주 성분으로 우리가 매일 섭취하는 중요한 영양소이기도 합니다. 우리가 직접 소화시키지는 못하지만, 이를 분해하는 장내 미생물의 주요 먹이가 됩니다. 그리고 이 미생물들은 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

과학자들은 셀룰로오스의 합성 과정에 대해서 오랬동안 연구해왔습니다. 하지만 이 분자가 합성되는 과정을 직접 목격한 적은 없었습니다. 뉴저지 뉴브런스윅의 럿거스 대학 (Rutgers University-New Brunswick)의 연구팀은 최신 이미징 기술을 이용해 24시간 동안 연속으로 셀룰로오스 분자의 합성 과정을 관측했습니다.

(동영상)

럿거스 대학의 시시르 춘다왓 교수 (Shishir Chundawat, an associate professor in the Department of Chemical and Biochemical Engineering in the Rutgers School of Engineering) 연구팀은 셀룰로오스의 합성 과정이 각각의 분자가 단순한 확산 (diffusion)과 자가 결합 방식으로 식물 세포막에서 매우 효율적으로 이뤄진다는 점을 확인했습니다. (영상 참조)

이렇게 단순하지만, 효율적인 방법으로 식물 세포에서 셀룰로오스를 생산하는 덕분에 높이가 100m가 넘는 세쿼이아 같은 나무도 가능한 것입니다. 연구팀은 이 과정을 더 자세히 연구하면 더 높은 생산성을 지닌 작물이나 바이오 연료 개발이 가능할 것으로 기대하고 있습니다.

참고

https://phys.org/news/2025-03-scientists-witness-cells-generate-cellulose.html

Hyun Huh et al, Time-resolved tracking of cellulose biosynthesis and assembly during cell wall regeneration in live Arabidopsis protoplasts, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads6312. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads6312

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