초록 ▼

용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Systems biology 는 생명체의 단위구성성분의 변화가 아니라 생명체를 구성하고 있는 전체 시스템의 총체적인 연구를 통해 생명현상을 정확하게 이해하고자 하는 학문이다. 현대 분자생물학 연구기법이 도입된 이래, 생물학 연구는 특정 유전자, 단백질, 대사산물의 기능을 분석하여 전체 기능조절을 설명함으로 생명현상을 이해하고자 하는 축소화 주의 원칙을 가지고 진행되어 왔다. 그러나 그 구성 성분들이 각각 따로 기능하는 것이 아니라 서로 간에 유기적인 상호작용을 하고 있고, 한 구성 성분의 기능이 바뀌거나 양적인 변화를 통해 생명체를 이루고 있는 다른 많은 구성 성분에 영향을 미치고 있음을 밝힘으로써 ...

Systems biology 는 생명체의 단위구성성분의 변화가 아니라 생명체를 구성하고 있는 전체 시스템의 총체적인 연구를 통해 생명현상을 정확하게 이해하고자 하는 학문이다. 현대 분자생물학 연구기법이 도입된 이래, 생물학 연구는 특정 유전자, 단백질, 대사산물의 기능을 분석하여 전체 기능조절을 설명함으로 생명현상을 이해하고자 하는 축소화 주의 원칙을 가지고 진행되어 왔다. 그러나 그 구성 성분들이 각각 따로 기능하는 것이 아니라 서로 간에 유기적인 상호작용을 하고 있고, 한 구성 성분의 기능이 바뀌거나 양적인 변화를 통해 생명체를 이루고 있는 다른 많은 구성 성분에 영향을 미치고 있음을 밝힘으로써 생명과학 연구가 집단적 연구로 진행되는 것이 현 추세이다. Systems biology 는 microarray, 2-D, Mass spectroscopy, high-throughput yeast two hybrid screens (Y2H) 의 protein-protein interaction 과 같은 다양한 실험 기법을 통하여 얻은 data 를 수집하여 데이터베이스화 하고 dynamic 한 네트워크를 구축함으로써 생명현상을 이해하고자 하는 것으로, 집단적인 연구, 즉 Systems biology 의 중요성이 대두되었다. 본 논문은 집단적 연구분야의 한 tool 로써 high-throughput yeast two hybrid screens (Y2H) 를 통해 protein-protein interaction 네트워크를 구축하고 이를 통해 중요 유전자를 발굴하는 데 초점을 두고 있다. 식물에 있어 개화시기 조절은 vegetative phase 에 reproductive phase 를 가는데 매우 중요하며 애기장대의 경우 광주기성 개화시기 조절에 대해 많은 연구가 진행되어 왔다. CONSTANS (CO) 는 Arabidopsis 에서 광주기성 개화조절 (photoperiodic flowering control) 에 아주 중요한 역할을 하고 downstream 의 FT 와 SOC1 등 소위 floral integrator group 유전자들을 activation 시킴으로써 개화를 촉진한다고 보고되어 있다. 그러나 CO 가 어떻게 해서 FT 유전자의 발현을 유도하는지에 대한 이들의 분자적 기작은 아직 밝혀진바 없다. 비록 CO 가 FT 의 발현을 촉진을 하나 typical 한 DNA binding domain 을 가지고 있지 않는 것으로 보고되고 있기에 아마도 CO 가 FT 프로모터에 직접적으로 결합할 수 있는 다른 전사조절인자를 포함한 그 이상의 전사조절인자를 recruit 함으로써 protein complex 를 형성하여 FT 유전자를 활성화 시킬 것으로 추측된다. 따라서 본 연구는 현재 1,426 개의 Arabidopsis transcription factor ORFeom 이 본 연구실에 클로닝이 되어 있으며 이중 1404 개의 TF clone 이 Gal4-AD 에 들어간 상태이므로 이를 이용하여 high-throughput yeast two hybrid screens (Y2H) 의 방법을 통해 CO 와 결합하는 candidate 를 찾고자 하였으며 이들 간의 protein-protein interaction 네트워크 규명을 통해 광주기성 개화조절의 key regulator 인 CO 의 function 을 정확하게 이해하고자 하는 것이다. 우리는 high-throughput yeast two hybrid screening 을 통해 CO 와 1404 Arabidopsis transcription factor 간의 64 interaction 을 확인하였으며 이들은 19 B-box zinc finger factors, 6 bZIP proteins, 6 MYB, 3 MADS, 6 bHLH, 6 G2-like protein 등을 포함하였다. 그런 다음에 64 CO-interacting protein 간의 protein-protein interaction 을 통한 network 를 규명하기 위해서 동일한 방법의 Y2H 를 수행하기에 앞서 64 CO-interacting protein bait 의 self-activation test 를 수행하였다. 그 결과 64 bait 중 11 bait 만이 bait 로써 사용가능 하였다. 이렇게 하여 사용 가능한 11 bait 와 64 개의 prey 을 high-throughput Y2H 를 수행한 결과 total 181 interaction 을 확인하였다. 이중 6 개 전사조절인자는 20 이상의 interaction partner 을 가지고 있었으나 6 개 protein 은 단지 하나의 interaction partner 을 가지는 특징을 보였다. 그리고 40 개 이상의 interaction partner 를 가진 CONSTANS 와 OBF4/TGA4 가 hub 로써의 역할을 한다는 것을 예상 할 수 있었고 이들이 아주 복잡한 mutiprotein complex 를 형성함을 protein-protein interaction 네트워크를 통해 추측 가능하였다. 본 연구를 통해 우리는 광주기 개화 조절에 있어서 중요한 개화 촉진인자인 CO 가 defense response 와 development 에 관여한다고 보고된 OBF4/TGA4 와 interaction 함을 관찰하였고 이것은 CO 와 OBF4/TGA4 의 interaction 이 photoperiodic flowering control 과 defense responses, development 를 link 하는 요소로서의 가능성을 제시해 주고 있다. 뿐만 아니라 photoperiodic flowering, light signaling, regulation circadian rhythms 을 조절하는 CONSTANS (CO) 와 다양한 CO-LIKE protein 간의 복잡한 interaction 역시 관찰되었으며 이것은 homo- 또는 heterocomplex 의 형성을 짐작하게 하였다. 따라서 protein-protein interaction 네트워크를 바탕으로 그 동안 밝혀지지 않던 복잡한 유전자 발현 네트워크를 규명하게 될 것으로 예상 된다.

Keyword