초록 ▼

o 우리 연구팀이 이미 확보하고 있었던 스트레스 저항성 관련 연구기법 및 형질전환 식물체 자원을 활용하여 환경적 스트레스에 따른 redox state 변화가 일으키는 transcription activator로서의 NPR1의 작용기작 및 이에 의해 유도되는 유전자 발현을 연구하여 redox sensing과 signaling의 과정에 참여하는 component의 변화 및 ethylene의 역할, 다른 호르몬과의 cross-talk로서의 작용기작을 분석함. NPR1의 용은 병원균 감염에 따른 저항성 관련 연구가 주를 이루고 있으나 본

o 우리 연구팀이 이미 확보하고 있었던 스트레스 저항성 관련 연구기법 및 형질전환 식물체 자원을 활용하여 환경적 스트레스에 따른 redox state 변화가 일으키는 transcription activator로서의 NPR1의 작용기작 및 이에 의해 유도되는 유전자 발현을 연구하여 redox sensing과 signaling의 과정에 참여하는 component의 변화 및 ethylene의 역할, 다른 호르몬과의 cross-talk로서의 작용기작을 분석함. NPR1의 용은 병원균 감염에 따른 저항성 관련 연구가 주를 이루고 있으나 본 연구에서는 abiotic 스트레스에서의 작용 가능성을 중요 연구과제로 연구함
o ROS 생성량이 시기적으로 biphasic 양상을 보이면서 ROS의 양에 따라 anti-oxidative signaling 혹은 pro-oxidative response를 나타내는 redox signaling의 biphasic change에 대해서도 연구하고자 하였으며 이로서 최근 더욱 복잡해면서 아직 통합적 이론이 확립되어 있지 않는 redox biology에 중요한 의미를 갖는 기초연구 성과물을 창출해 내는 것이 목적임
o Redox state를 민감하게 인지하는 단백질인 NPR1 유전자의 발현이 조절된 형질전환 식물체 (NPR1-S &-AS), NPR1의 upstream에서 작용하는 thioredoxin h 유전자의 발현이 조절된 형질전환 식물체(TRX-S & -AS)를 T2 homoline까지 제조하였으며 이들 식물체의 sense 라인에서는 abiotic stress에 대해 ROS 생성량이 저하되었으며 엽록소분해는 지연되었고 세포손상 증가도 지연되었으며 그 결과 스트레스에 대해 높은 저항성을 보였음을 확인함으로써 세포내에서 일차적인 redox state 조절은 thioredoxin을 통해서 이루어짐을 확인하였음
o 특히 NPR1-GFP fusion 형질전환체를 이용하여 abiotic stress 반응에서 NPR1 단백질의 핵 내로의 이동을 확인하였고 thioredoxin h의 과다발현 혹은 발현억제 담배현탁배양세포에 NPR1-GFP를 도입하여 thioredoxin에 의한 NPR1-GFP 단백질의 양이 더 증가함을 확인함 ➡ Abiotic stress에서도 NPR1 단백질에 의해 인지된 redox state가 중요한 요인으로 작용하며, 특히 thioredoxin이 upstream으로 작용함을 확인한 결과임
o 또한 식물호르몬인 auxin, cytokinin, gibberellin, ethylene, ABA 등을 처리하면 이들 호르몬에 의해 ROS 생성이 초기에 증가하고 NPR1 단백질의 downstream인 PR 1 단백질 발현은 증가하지만 SA 관련 PR 단백질의 유전자 발현에는 큰 변화가 없음을 확인하였고, NPR1 유전자의 발현은 ACC를 제외한 모든 호르몬에서는 큰 차이가 없는 것으로 보아 스트레스 반응과정의 초기에는 redox state의 상태를 결정짓는 요인으로는 ROS가 SA-관련-NPR1 이외의 다른 반응 경로를 통해 작용함을 확인하였음
o 담배현탁배양세포를 이용하여 병원균 외에도 환경적 스트레스에 의해 세포의 redox 변화가 일어나면 NPR1 단백질이 핵으로 이동하는 것 뿐만 아니라 엽록체로 이동하는 확인함 ➡ 이 결과는 세계에서 처음으로 관찰한 것으로서 추후 엽록체에서의 ROS 역할과 NPR1의 작용 가능성에 대한 새로운 개념을 제시할 수 있을 것으로 판단되며, 스트레스 저항 반응에서 엽록체의 역할을 새롭게 규명할 수 잇을 것으로 사료됨
o 최근 redox state에 대한 sensing과 signaling을 새롭게 해석하려는 redox biology에 대한 연구가 시도되고 있는데 우리 연구가 목표하고 있는 환경적 스트레스 반응 과정에서 세포내 redox 변화를 유도하여 이에 대해 반응하고 유전자 발현을 activation 시키는 핵심인자인 NPR1 단백질의 구조변화와 이동성 및 이와 관련된 작용기작 연구는 redox biology 분야의 기초지식을 축적하는데 중요하게 활용될 것으로 기대되므로 이를 지속적으로 연구하고자 함
o 생물은 다양한 스트레스에 복합적으로 노출되고 있으며, 스트레스에 대한 방어반응 과정에서 서로 cross-talk & networking이 이루어지므로 최근 기후변화에 대응하여 스트레스 저항성 유도에 가장 효과적인 단계를 적절하게 제어하여 생물생산성을 향상시킬 수 있는 작물을 개발하는 것이 필요하므로 이를 위한 기초지식으로 중요하게 활용될 수 있을 것으로 예상함