초록 ▼

연구의 목적 및 내용
(1) GLIP1에 의해 생성이 유도되는 lipid 계열 신호물질의 결합단백질/수용체 탐색 및 규명, (2) DIR1의 결합단백질/수용체로서의 기능 연구, (3) GLIP1과 상호작용하는 결합단백질 탐색 및 규명, (4) GLIP1에 의해 조절되는 체관 분비단백질체를 분리 및 분석하고자 한다.
연구결과
GLIP1과 lipid 계열 신호물질을 중심으로 이들과 상호작용하는 결합단백질 및 수용체를 규명하고자 하였다. GLIP1, 신호물질과 이들 단백질들과의 물리적, 기능적 상호작용을 규명하고, 나아가

연구의 목적 및 내용
(1) GLIP1에 의해 생성이 유도되는 lipid 계열 신호물질의 결합단백질/수용체 탐색 및 규명, (2) DIR1의 결합단백질/수용체로서의 기능 연구, (3) GLIP1과 상호작용하는 결합단백질 탐색 및 규명, (4) GLIP1에 의해 조절되는 체관 분비단백질체를 분리 및 분석하고자 한다.
연구결과
GLIP1과 lipid 계열 신호물질을 중심으로 이들과 상호작용하는 결합단백질 및 수용체를 규명하고자 하였다. GLIP1, 신호물질과 이들 단백질들과의 물리적, 기능적 상호작용을 규명하고, 나아가 이들의 세포내 발현, 병원균에 대한 유도저항성 기능에 대한 세포생물학적, 생화학적, 유전학적 연구를 총체적으로 수행하였다. 나아가 GLIP1에 의해 조절되는 체관 분비단백질체를 분석하였다. 궁극적으로 식물 면역체계에 있어서 GLIP1과 신호물질, 본 연구과제를 통해 규명한 상호결합 조절단백질들 간의 상호연계적 조절기작, 신호전달 체계에 대한 연구를 수행하였다. 한편 SAR 신호전달에 있어서 lipid transfer protein인 DIR1이 중요하다는 연구결과가 2002년 Dr. Cameron 연구실에 의해 Nature지에 발표되었다. 이들 연구결과는 DIR1이 lipid 계통의 신호물질을 이동시키는 결합단백질/수용체로서의 역할을 담당할 것임을 시사하고 있다. 하지만 이후에 후속 연구가 진행되지 않고, DIR1이 결합단백질/수용체로서의 활성을 가지고 있는지, 어떤 lipid molecule을 결합, 운반하는지 등 많은 의문점이 남아있다. 본 연구에서는 식물의 SAR 유도 저항성 반응에 있어서 DIR1의 기능에 대한 연구와 더불어 결합하는 molecule을 규명하고자 하였다. 이들 연구에 필요한 DIR1 형질전환체와 돌연변이체를 제작하여 병저항성 형질을 조사하였고, DIR1 결합복합체 분리를 위한 HA-tagging 식물체 제작 등 필요한 material 확보에 주력하였다. 본 연구과제는 한국기초과학지원연구원(서울센터) 환경대사체연구팀의 남명희 박사와의 협동연구를 기초로 하고 있다. GLIP1에 의해 생성되는 mobile 신호물질을 규명함에 있어서 남명희 박사의 주도하에 한국기초과학지원연구원이 보유하고 있는 다양한 분석장비와 분석기술을 지원받았다. 연구 내용의 중심인 신호물질과 GLIP1과의 상호작용하는 결합단백질 및 수용체 탐색 및 규명, GLIP1에 의해 조절되는 체관 분비단백질체 분석에 있어서 한국기초과학지원연구원이 보유하고 있는 chromatography 시스템, GC-MS. LC-MS, MALDI-TOF MS 등 다양한 분석기기들을 활용하였다. 이러한 협동연구와 다각도의 체계적 분석을 통해 병저항성 조절인자들을 다수 확보하며 그들의 기능 연구를 통해 GLIP1과의 상호연계성을 밝히고 식물의 유도저항성 신호전달체계를 규명하는 큰 성과를 얻을 수 있을 것을 확신한다.
연구결과의 활용계획
본 연구실의 고유물질인 GLIP1과 신호물질을 중심으로 식물면역체계의 핵심인 SAR에 대한 연구를 성공적으로 수행함으로써 궁극적으로 식물의 방어 신호전달 네트워크를 체계적으로 이해하는데 크게 기여할 것이다. 세계적 수준의 연구결과를 확보하여 국제저명학술지에 논문을 발표할 것을 확신한다. 또한 산업체와의 협력을 통해 상업화를 추진하고자 한다. 발굴된 유용 신호전달물질과 유전자/단백질들에 대한 특허 및 지적재산권을 확보할 것이다. 나아가 신호물질을 개발, 대량생산을 도모하며 유용유전자의 주요 농작물로의 형질전환을 통하여 품종개량과 고부가가치 신종자 개발에 적극 활용하고자 한다.

Abstract ▼

Purpose& contents
The research purpose includes (1) identification and functional characterization of binding proteins and receptors for the mobile signal that are generated through GLIP1 functions, (2) study on DIR1 function as a binding protein or receptor for the mobile signal, (3) identificat

Purpose& contents
The research purpose includes (1) identification and functional characterization of binding proteins and receptors for the mobile signal that are generated through GLIP1 functions, (2) study on DIR1 function as a binding protein or receptor for the mobile signal, (3) identification and functional characterization of GLIP1-binding proteins, and (4) comparative proteomic analysis of secretomes isolated from phloem exudates of wild type, glip1, and 35S:GLIP1 plants. Our studies would advance the understanding of signaling networks of systemic immunity in plants.
Result
Signaling is a central part of systemic resistance that requires a systemic mobile signal. It is believed that a signal is generated at the primary infection site and translocated to the rest of plant tissues to activate defense mechanisms. A key step for understanding the signaling mechanism of systemic resistance is the identification of the mobile signals. Whereas many lines of recent evidence suggest critical roles for lipids in SAR signaling, the nature of this mobile systemic signal and the underlying mechanism of SAR has not been clearly determined.
Our recent studies demonstrate that GLIP1-elicited systemic resistance is dependent on ethylene signaling and provide evidence that GLIP1 mediates the production of a systemic signaling molecule(s). From close collaborative works with Metabolome Analysis Team (led by Dr. Myung Hee Nam) in Korea Basic Science Institute, we identified candidates for the mobile signaling molecule in the phloem of 35S:GLIP1 transgenic Arabidopsis plants. We made our effort to elucidate proteins and receptors interacting with GLIP1 in SAR signaling. The signaling components in upstream and downstream signaling processes of GLIP1 were identified and studied for their interactions with GLIP1 and roles in SAR. We also explored the molecular mechanisms underpinning the relationship between GLIP1 and ethylene signaling through an epistatic analysis of ethylene response mutants and GLIP1-overexpressing and mutant plants. We proposed a model explaining how GLIP1 regulates the fine-tuning of ethylene signaling and ethylene-SA crosstalk. In addition, proteomic analysis of secretomes from phloem exudates of wild type, glip1, and 35S:GLIP1 plants was performed to identify secreted proteins up- or down-regulated in expression and secretion in a GLIP1-dependent manner.
Expected Contribution
Our research on GLIP1, mobile signal, and their interacting proteins/receptors in SAR would provide insights into defense signaling pathways and their crosstalk, and lead to publications in leading-edge journals. The results would be conjugated to studies in other fields such as plant growth, development, and various stress responses. Furthermore, GLIP1, signaling molecules and other interacting factors identified in our studies would be ultimately applied to development of GM crops with enhanced pathogen resistance traits, providing good resources for biotechnological applications.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 41
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 42
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 42
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 43
• 8. 공동연구책임자 대표적 연구실적 ... 43
• 9. 참고문헌 ... 44
• 10. 연구성과 ... 48
• 11. 기타사항 ... 51