초록 ▼

□ 연구개요
o 식물의 병저항성 유도 등 면역과정에서 식물체 전체 유전자의 약 10%의 발현에 관여하는 NPR1은 병원균 침입을 받으면 세포질에서 핵으로 이동하여 전사공활성인자로 작용하는 것으로 잘 알려져 있음
o 또한, 면역반응 과정에서 세포의 산화환원준위 변화에 의해 핵으로 이동한 NPR1이 가장 핵심적인 식물 면역 조절단백질임
o 스트레스 반응 과정에서 1차적으로 활성산소가 발생하는데 활성산소가 가장 빨리 다량 발생하는 장소가 바로 엽록체로서 스트레스를 가장 먼저 인지하고 또한 가장 손상이 클 것으로 여겨지는

□ 연구개요
o 식물의 병저항성 유도 등 면역과정에서 식물체 전체 유전자의 약 10%의 발현에 관여하는 NPR1은 병원균 침입을 받으면 세포질에서 핵으로 이동하여 전사공활성인자로 작용하는 것으로 잘 알려져 있음
o 또한, 면역반응 과정에서 세포의 산화환원준위 변화에 의해 핵으로 이동한 NPR1이 가장 핵심적인 식물 면역 조절단백질임
o 스트레스 반응 과정에서 1차적으로 활성산소가 발생하는데 활성산소가 가장 빨리 다량 발생하는 장소가 바로 엽록체로서 스트레스를 가장 먼저 인지하고 또한 가장 손상이 클 것으로 여겨지는 세포소기관이지만 비교적 스트레스 후기까지 intact한 상태를 유지하는 장소임
o 엽록체로 표적되는 NtNPR1 단백질은 핵이행 서열을 갖고 있으며 PR1 단백질의 발현 등을 유도하는 전사공활성인자 역할을 수행하므로 엽록체에서 스트레스 인지 후 핵으로 스트레스 신호를 전달하는 엽록체 유래 역행신호전달분자일 가능성이 높을 것으로 사료됨

□ 연구 목표대비 연구결과
o NPR1 단백질이 환경적 스트레스 반응에 관여하여 발현이 증가하였으며, 스트레스 반응 초기에 1 차적으로 엽록체로 표적되어 스트레스 반응을 인지한 후, 이 정보를 전사인자의 공활성인자로서 핵으로 신호전달 하는 것으로 보여짐
o 단백질이 retrograde 신호분자로서 스트레스 반응 초기에는 엽록체에 존재하며 핵으로 신호를 전달하기 위해 vesicle의 형태로 빠르게 직접적으로 전달하는 것을 최초로 확인
o 엽록체와 핵에서 검출되어지는 45 KDa의 NPR1 작은 분자를 확인하였으며, 이 NPR1 단백질이 엽록체에서 변형되어진 부분으로 핵에서 스트레스 방어반응에 할성화되는 부분일 것으로 판단됨
o 엽록체에 존재하는 NPR1 단백질은 스트레스에 의해 생성된 산화된 단백질의 제거에 기여하며 직접적으로 스트레스 저항성 증가에 긍정적인 영향을 미치며, 샤페론 활성을 나타내며 스트레스 상태의 식물을 1차적으로 엽록체에서 보호하는 것으로 보여짐
o 생물적/환경적 스트레스 관련된 retrograde 신호 관련 유전자들의 전사체 발현에서 NPR1 과다발현체에서 증가하였으며, NPR1 단백질이 핵으로 이동하는 시기인 12 h에 가장 높게 나타남
o 따라서 retrograde 신호 전달 과정에서도 NPR1 단백질이 신호 전달의 hub 혹은 node의 역할을 할 가능성이 있음
o 이러한 결과들을 통해 NPR1 단백질은 retrograde 신호 전달과정에서 스트레스 조절자로서 역할을 할 것으로 판단됨

□ 연구개발결과의 중요성
o 핵에서 생성된 정보가 각각의 소기관으로 표적되는 단백질 발현 등을 통해 전달하는 anterograde signaling은 잘 알려진 세포 조절기작으로 엽록체와 미토콘드리아 등 세포내 소기관들도 정보를 핵으로 전달하는 소통의 과정을 통해 세포내에서 조화로운 생리적 반응을 나타내는데 최근 이러한 retrograde signaling의 존재가 알려졌고 중요성이 강조되고 있다.
o “식물면역반응의 핵심단백질인 NPR1이 1차적으로 저항성 반응에 관여하는 엽록체로 표적되고 세포질 이동함으로써 엽록체의 정보를 핵으로 전달하는 retrograde signaling을 일으키는 면역반응을 증강시키는 신호단백질일 가능성을 세계에서 처음으로 확인”하였음
o 연구 성과물은 식물의 면역활성과 스트레스 저항성 유도에 활용된다면 식물의 기후변화 대응에 중요한 기초지식이 될 것으로 판단됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구의 필요성 ... 4
• 1-2. 연구의 최종목표 및 내용 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 2-1. 고염분 스트레스에 따른 NPR1 단백질의 엽록체 표적 및 핵으로의 이동 특성분석 ... 9
• 2-2. NPR1 단백질의 retrograde 신호분자로서 엽록체에서 핵으로의 이동 ... 11
• 2-3. 엽록체에서 핵으로 retrograde 신호전달과정에서 NPR1 단백질의 변형 및 이동 분석 ... 14
• 2-4. 엽록체 내에서 NPR1의 항산화적 보호 기능 분석 ... 16
• 2-5. 환경적/생물적 스트레스에서 retrograde signaling 후보 유전자와의 발현 관련성 분석 ... 18
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 20
• 4. 참고문헌 ... 21
• 5. 연구성과 ... 22
• 끝페이지 ... 24