상명대 기장서 교수, 세계적 학술지에 논문 게재

상명대학교는 최근 융합공과대학 생명화학공학부 생명공학과 기장서 교수와 김한솔 박사과정 연구원이 “해수온 변화가 마비성 패류독소 생성 와편모조류 알렉산드리움 패시피쿰의 삭시톡신 합성 및 관련 유전자의 조절에 미치는 영향”을 규명했다.

이 연구는 한국연구재단 중견 연구사업을 통해 진행됐으며, 세계적 권위의 학술지인 Science of The Total Environment (2022.1월 호)에 발표됐다.

매년 봄철(3월∼6월 초)에 발생하는 마비성 패류독소 발생은 국내 어패류 양식의 고질적인 문제다. 마비성 패류독소는 ‘알렉산드리움’과 ‘짐노디움’이라는 식물플랑크톤이 생성하는 삭시톡신(saxitoxin)이며, 식물플랑크톤을 여과 섭식한 조개류에 축적된다. 삭시톡신이 축적된 조개류를 사람이 섭취하면 중독 증상으로 두통, 메스꺼움, 구토, 근육 마비가 나타나며, 심각하면 사망에 이를 수 있다.

삭시톡신은 가열하거나 냉동해도 파괴되지 않는다. 따라서 인명 피해를 막기 위해 국내 양식 그리고 수입 이매패류 35개 종을 대상으로 무작위 표본 검사를 시행하고 있다. 허용기준치는 미국, 일본 등 외국과 마찬가지로 80㎍/100g이며, 국제적인 AOAC 방법에 기초하여 분석한다.

마비성 패류독소는 매년 유사한 패턴으로 발생한다. 패류독소는 3월 남해안(수온 5∼7℃)에서 동·서해안으로 확산한다. 그리고 매년 4∼5월(15∼17℃)에 최고치를 나타내다가, 6월 중순 이후(18∼20℃) 자연 소멸한다. 패류독소 발생과 원인생물인 식물플랑크톤의 대량 발생에 대한 상관관계는 일부 연구를 통해 밝혀졌으나, 수온의 변화가 식물플랑크톤의 삭시톡신 합성 유전자에 미치는 영향은 거의 규명되지 않았다.

이번 연구를 통해 해수온 변화(12, 16, 20℃)가 패류독소 생성 식물플랑크톤의 세포 성장률, 크기, 삭시톡신류 합성, 삭시톡신 생합성 유전자에 미치는 영향을 파악했다. 알렉산드리움 패시피쿰은 16℃에서 가장 잘 자라고 삭시톡신을 많이 생성하였고, 저온 스트레스를 제공했을 때 고온 스트레스보다 최대 100배가 넘는 삭시톡신을 생성했다.

또한 삭시톡신 생합성 유전자 또한 저온 스트레스를 제공했을 때 유전자의 발현율이 높아졌으며, 반면 고온 스트레스에서 유전자 발현이 저해되었다. 통계분석을 통해 적절 수온(16℃), 저온 스트레스와 삭시톡신 합성 및 관련 유전자의 발현의 높은 상관관계를 파악했다.

연구결과는 해수온 변화가 패류독소 합성 식물플랑크톤의 삭시톡신 합성에 영향을 주어 봄철 패류독소 발생에 관여함을 제시한다. 따라서 봄철 패류독소 집중 단속은 해수온에 따른 패류독소와 관련 유전자 검출 분석으로 확대되어야 하며, 그 외 다양한 패독 원인종의 영향 파악이 필요하다