초록 ▼

연구개요
본 연구의 최종 달성 목표는 '모델식물인 애기장대를 이용하여 고등식물에서 환경스트레스(environmental stress)에 의한 단백질 이상 스트레스(proteotoxic stress) 대응조절 메커니즘 규명'이다. 고등식물의 다양한 세포소기관에는 단백질 이상 스트레스의 결과 생성되는 접힘 이상 단백질(misfolded protein)을 제거하는 PQC (protein quality control) 메커니즘이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 (1) 세포질에 존재하는 MPSR1 RING E3 Ub ligase가 단백

연구개요
본 연구의 최종 달성 목표는 '모델식물인 애기장대를 이용하여 고등식물에서 환경스트레스(environmental stress)에 의한 단백질 이상 스트레스(proteotoxic stress) 대응조절 메커니즘 규명'이다. 고등식물의 다양한 세포소기관에는 단백질 이상 스트레스의 결과 생성되는 접힘 이상 단백질(misfolded protein)을 제거하는 PQC (protein quality control) 메커니즘이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 (1) 세포질에 존재하는 MPSR1 RING E3 Ub ligase가 단백질이상 스트레스(proteotoxic stress)에 의해 야기되는 접힘 이상 단백질(misfolded protein)을 제거하는 PQC (protein quality control) 메커니즘을 연구하고, (2) 세포질 이외에 핵, 소포체, 골기체 등 다양한 세포소기관에 존재하는 RING E3 Ub ligase (MPSR2, MPSR3)들이 세포소기관에서 PQC(protein quality control)를 조절하는 컨트롤 모드를 조사하며, (3) 이러한 세포질 및 세포소기관에서 작용하는 PQC 관련 RING E3 ligase들의 기능 네트워크 컨트롤 모드를 연구함으로써 다양한 환경스트레스에 대한 식물세포의 최적화반응을 규명하고자 하였다.

연구 목표대비 연구결과
본 “애기장대의 환경스트레스에 의한 단백질 이상 스트레스(proteotoxics stress) 대응조절 메커니즘 연구”에서는 각 세부 목표에 대해 다음과 같은 결과를 도출하였다.
(1) 모델식물인 애기장대에서 단백질 이상 스트레스(proteotoxic stress)에 대한 유전자 반응 지도를 RNA-sequencing 및 RT-PCR을 통해 구축하였으며
(2) 선행 연구를 통해 단백질 이상 스트레스 대응 유용 형질이 확보된 세포질 MPSR1 (Misfolded Protein Sensing Ring 1) RING E3 ligase의 PQC 작용 메커니즘을 분자생물학적 수준에서 규명하였고
(3) 단백질 이상 스트레스에 대한 MPSR1의 작용 모드인 UPS (Ubiquitin and Proteasome System)와 autophagy와의 관련성을 연구하였으며
(3) 유전자 반응 지도 연구를 통해서 추가로 선정된 MPSR2, MPSR3 RING E3 ligase 들의 형질전환 식물체를 제작하여 단백질 이상스트레스 조건에서의 표현형의 차이를 관찰하였으며
(4) MPSR2, MPSR3 RING E3 ligase 들의 세포내 발현 위치 및 세포학적 특성을 밝혔으며 특히 MPSR2의 자가 조절 기작 등의 분자생물학적 특성 및 MPSR3의 단백질 합성 메커니즘과의 연관성을 밝혀, 제반 내용을
(5) 국제 SCI 1급 저널 논문 4편 및 특허 2건 출원의 정량적 성과로 도출하여, 연구 내용 및 정량적 연구 성과에서 모두 목표치를 달성 혹은 초과 달성하였다.

연구개발결과의 중요성
본 연구를 통해 (1) 환경스트레스 내성 반응으로 일어나는 고등식물의 단백질 이상 스트레스 대응 네트워크가 단백질 턴-오버의 측면에서 규명되었고, (2) 단백질 스트레스 내성 반응 제어 관련 RING E3 Ub ligase 유전자 군의 유전체학 및 분자유전학 연구를 통해 국제 저명 SCI 학술지에 논문을 게재하는 등 식물과학 및 생명공학 연구 분야의 top 10% 세계적 경쟁력을 확보하였으며 (3) 스트레스 내성 제어 유전자 및 형질전환 식물체의 유용형질을 특허 출원하여 친환경 고부가 가치 형질전환 작물의 개발, 생산 및 산업화를 위한 체계가 구축되었으며 최종적으로 이를 통해 (4) 환경스트레스 내성 신기능 식물체의 바이오-에너지 및 바이오-매스 식물체로 활용할 수 있는 가능성을 제시함.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1) 모델식물인 애기장대에서 단백질 이상스트레스(proteotoxic stress)에 대한 유전자 반응 지도 구축 ... 5
• 2) MPSR1 유전자의 세포학 및 분자생물학적 분석 ... 7
• 3) MPSR2 및 MPSR3 유전자의 과다발현 및 기능상실 형질전환체의 환경스트레스에 대한 표현형 분석 ... 10
• 4) MPSR2 및 MPSR3 유전자의 세포학 및 분자생물학적 분석 ... 14
• 5) 후속 연구 계획 ... 18
• 6) 정량적 연구 성과 ... 18
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 26
• 끝페이지 ... 39