초록 ▼

연구의 목적 및 내용
최근 연구결과들은 항 스트레스 호르몬으로 알려진 앱식산 이외의 식물호르몬들이 식물의 비생물 재해 환경스트레스 반응과정에서 역할을 한다는 것을 시사하고 있다. 특히 사이토 키닌과 사이토킨 반응 two-component system (TCS) 신호전달 시스템 구성성분들의 일부가 저온반응에 역할을 한다는 것이 입증되었다. Histidine sensor kinases가 저온 신호를 인지하고 그 신호를 핵으로 이송, 전사조절인자 type-B ARR인 ARR1의 단백질 활성을 촉진하여 type-A ARR을 포함한 저

연구의 목적 및 내용
최근 연구결과들은 항 스트레스 호르몬으로 알려진 앱식산 이외의 식물호르몬들이 식물의 비생물 재해 환경스트레스 반응과정에서 역할을 한다는 것을 시사하고 있다. 특히 사이토 키닌과 사이토킨 반응 two-component system (TCS) 신호전달 시스템 구성성분들의 일부가 저온반응에 역할을 한다는 것이 입증되었다. Histidine sensor kinases가 저온 신호를 인지하고 그 신호를 핵으로 이송, 전사조절인자 type-B ARR인 ARR1의 단백질 활성을 촉진하여 type-A ARR을 포함한 저온 유도성 표적 유전자의 발현을 일으키는 것으로 확인되었다. ARR1의 저온 반응의 중요한 분자 기전으로서 단백질 변이, 특히 SUMO 단백질에 의한 조절을 통하여 이루어질 가능성이 제시 되었다. 본 연구에서는 TCS을 통한 저온 인지 전달의 핵심 부분 중의 하나인 ARR1 전사인자의 SUMOylation에 의한 저온신호 전달의 인식 및 활성화의 분자기전을 규명하고, 아울러 SUMOylation이 TCS을 통한 사이토키닌 호르몬 신호전달과 어느 정도 연계성이 있는지 모델 식물인 애기장대를 이용하여 확인 하고자 한다.

연구결과
1)애기장대 protoplasts를 사용한 전이적 유전자 발현법을 이용한 ARR1의 세 군데 SUMO sites 중에서 236번 라이신 잔기가 ARR1 전사활성에 가장 중요한 역할을 하며 이는 표적 유전자에 결합하는 것 보다 ARR1 고유의 활성에 영향을 미치는 것을 확인하였다.
2) 식물 SUMO E3 ligase 돌연변이체인 sce1-2, siz1, 및 hpy2-1 의 저온 처리 시간별 type-A ARR 유전자 발현을 야생종과 비교하여 hpy2-1 돌연변이체에서 ARR1의 전사활성이 억제된 것을 확인 하여 HPY2가 ARR1의 가장 강력한 잠재적 E3 ligase임을 확인하였다.
3) 식물체 내에서 ARR1의 SUMOylation을 확인하기 위하여 epitope 이 융합된 형태의 ARR1과 SUMO1 그리고 HPY2를 발현하는 형질전환체를 야생형과 각각의 돌연변이체에 형질전환 하여 확인 하였다.

연구결과의 활용계획
1) TCS를 통한 저온 인지 전달의 핵심 부분 중의 하나인 ARR1의 SUMOylation에 의한 저온신호 전달의 인식 및 활성화의 분자기전이 규명되고, 아울러 SUMOylation이 TCS를 통한 사이토키닌 신호전달과 어느 정도 연계성이 있는지 확인된다.
2) 학술적으로 그리고 농업적으로 중요한 식물호르몬인 사이토키닌과 저온 반응을 모두 매개하는 ARR1 전사조절인자가 단백질 수준에서 SUMOylation을 통하여 사이토키닌 및/혹은 저온 환경 변화에 대해 어떻게 전사활성을 조절하는지 기전이 규명된다.
3) 환경스트레스 대응과 신호전달 경로가 식물호르몬 신호전달 경로와 연계 구성단백질의 환경신호 변화에 대한 반응 및 작용의 핵심 분자기전이 해명된다. 식물의 환경 요인 변화를 식물의 성장 발달과정과 연계하여 어떻게 인식하고 전달하여 적응하는지 기존원리를 새롭게 규명된다.

(출처 : 요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose& contents
The purpose of this research is aimed at elucidating molecular mechanisms by which SUMOylation of ARR1 transcription factor is involved in cold stress signaling via two-component system in Arabidopsis. The contribution of ARR1 SUMOylation in cytokinin signaling via two-component

Purpose& contents
The purpose of this research is aimed at elucidating molecular mechanisms by which SUMOylation of ARR1 transcription factor is involved in cold stress signaling via two-component system in Arabidopsis. The contribution of ARR1 SUMOylation in cytokinin signaling via two-component system is also evaluated.

Result
1) In this study, we addressed K236 is the most important residue which is one of three putative SUMOylation site in ARR1 for the transcription regulation activity of ARR1 to known target genes. The mutation on K236 residue rather reduced transcription regulation activity of ARR1 than binding of ARR1 to the promoter of the target genes.
2) In the three mutants of plant SUMO E3 ligase; sce1-2, siz1, and hpy2-1, we compared expression level of ARR1 target genes after cold treatment. The mutation of HPY2 significantly reduced expression of ARR1 target genes indicating HPY2 might be the E3 ligase of ARR1 SUMOylation.
3) To investigate the SUMOylaion of ARR1 in planta, epitope tagged ARR1, HPY2 and SUMO1GG expressing vector was introduced to Arabidopsis Col-0 and to each mutant Arabidopsis.

Expected Contribution
1) Investigation of molecular mechanism involved in SUMOylation of ARR1, a key regulator of TCS mediated cold stress signaling
2) Examination of link between cytokine signaling and SUMOylation
3) Exploration of molecular mechanism of signal transduction from environmental stress and plant hormone signaling pathway

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구 계획 요약문 ... 4
• 연구 결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 18
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 20
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 20
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구 실적 ... 20
• 8. 참고 문헌 ... 21
• 9. 연구 성과 ... 21
• 10. 기타사항(중요 연구 변경사항 등) ... 21
• 끝페이지 ... 21