건국대, ‘식물성장 비밀’ 새롭게 해석

식물의 뿌리 생장과 발달 과정에서 일어나는 비대칭 세포분열을 제어하는 새로운 전사조절인자를 처음으로 발굴하고, 이 유전자의 기능분석을 통해 식물 호르몬 앱시식산(ABA)과 지베렐린(GA)이 기존에 알려진 대립 관계가 아니라 상호 협력을 통해 시너지 효과를 나타낸다는 사실을 규명했다고 16일(수) 오전 밝혔다.

건국대 생명특성화대학 임 준 교수(시스템생명특성학과)연구팀은 기존에 식물 분야 교재에서 일반적으로 식물 성장과 발달에 영향을 미치는 것으로 알려진 식물호르몬 앱시식산(ABA)와 지베렐린(GA)간의 상호작용에 대한 새로운 기전을 규명해 세계적 과학저널 셀(Cell Press)에서 발행하는 ‘몰레큘러 플랜트’(Molecular Plant)(impact factor: 6.337) 3월 온라인판에 논문을 발표했다.

 

논문명: Interplay between ABA and GA Modulates the Timing of Asymmetric Cell Divisions in the Arabidopsis Root Ground Tissue ABA는 일반적으로 스트레스 호르몬으로 알려져 고염도 · 저온 스트레스 등에서 농도가 높아져 열악한 환경에서는 식물이 발아하지 못하도록 보호한다. 이에 반해 GA는 식물의 생장 촉진 호르몬으로 알려져 식물 조기 성장 연구 등 녹색혁명에 기여했다.

이들 호르몬은 거의 모든 식물 생장과 발달 과정에서 서로 사사건건 충돌해 반대의 효과를 나타내는데 이러한 ‘길항효과’(antagonistic effect)는 식물학분야 교재뿐만 아니라 일반 기초생물학 교재에도 소개될 정도로 잘 알려져 있다.

건국대 임 준 교수 연구팀은 개별 유전자가 아니라 전체 수준에서 유전자의 발현을 분석하는 오믹스 방법을 이용해 GA 결핍 때 뚜렷하게 변화하는 전사조절인자들을 발굴했으며, 이들 가운데 그동안 전혀 연구가 이뤄지지 않았고 두 호르몬에 의해 발현양이 변화하는 전사조절인자를 ‘GAZ’(GA- AND ABA-RESPONSIVE ZINC FINGER)로 이름 붙였다. 전사조절인자란 DNA에서 읽어 들인 유전정보를 바탕으로 단백질이 합성되도록 유도하는 요소를 말한다.

임 준 교수팀은 분자유전학적 방법으로 GAZ 유전자의 기능을 분석해 뿌리 생장과 발달 과정에서 ABA와 GA가 기존에 알려진 대립 관계가 아니라 상호 협력을 통해 시너지 효과를 나타낸다는 사실을 처음으로 규명했다.

건국대 연구팀은 또 싱가포르 국립대 연구팀과 공동연구를 통해 GA 호르몬 신호전달경로와 연동되는 새로운 전사조절인자의 기능 분석을 통해 식물분야 최상위(4%이내) 국제 학술지인 ‘플랜트 피지올러지’(Plant Physiology)지 (impact factor: 6.841) 3월 호에 논문을 발표했다.

*논문명: SEUSS Integrates Gibberellin Signaling with Transcriptional Inputs from the SHR-SCR-SCL3 Module to Regulate Middle Cortex Formation in the Arabidopsis Root임 교수팀과 싱가포르 국립대 연구팀은 기존에 뿌리 생장에 관해서는 알려지지 않은 SEUSS 전사조절인자가 GA 호르몬 신호전달경로와 SHR-SCR-SCL3 유전자 조절 네트워크를 연동시키는 연결고리로 작용해 식물의 뿌리를 구성하는 세포의 분열을 제어한다는 사실을 처음으로 규명했다.

임 준 교수는 “ABA와 GA 호르몬은 식물이 살아가는데 있어 전(全)주기적으로 상당히 중요한대 이번 연구를 통해 식물 생장 및 발달과정에서 ABA와 GA 호르몬의 상호작용이 식물 생장에 어떤 영향을 주는 지에 대한 새로운 기전을 규명했다는 데 의의가 있다”고 말했다.

김학원 기자
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