초록 ▼

□ 연구개요
단일 세포 C4 식물은 한 개의 엽육세포 내에 다른 기능을 하는 두 개의 엽록체를 가지므로 기존의 Kranz C4 식물과는 구조적 차별성을 갖는다. 본 연구에서 이러한 단일 세포 C4 식물의 대표종인 Bienertia sinuspersici 의 이형 엽록체의 유전자 조절 메커니즘을 규명해보고자 한다. 세부 목표는 다음과 같다.
1) Differential RNA sequencing을 이용한 이형 엽록체에서 발생하는 차별적인 유전자 발현 프로파일 분석
2)Phosphoproteomics를 이용한 엽록체 단

□ 연구개요
단일 세포 C4 식물은 한 개의 엽육세포 내에 다른 기능을 하는 두 개의 엽록체를 가지므로 기존의 Kranz C4 식물과는 구조적 차별성을 갖는다. 본 연구에서 이러한 단일 세포 C4 식물의 대표종인 Bienertia sinuspersici 의 이형 엽록체의 유전자 조절 메커니즘을 규명해보고자 한다. 세부 목표는 다음과 같다.
1) Differential RNA sequencing을 이용한 이형 엽록체에서 발생하는 차별적인 유전자 발현 프로파일 분석
2)Phosphoproteomics를 이용한 엽록체 단백질의 인산화 패턴 분석
3) 엽록체 유전자 발현에 영향을 주는 주요 인자인 Sigma factor(SIG)의 특성 연구
4) 이들 SIG 인산화가 이들 엽록체의 기능 및 발달에 미치는 영향 연구
위의 연구를 중심으로 수행하여 최종적으로는 이형 엽록체의 생성원리를 분자 및 세포생물학적 측면에서 이해하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 단일 세포 C4 식물의 엽육세포 내 이형 엽록체 분리 및 전사 시작점 분석
본 연구에서 성숙한 엽육세포로부터 이형 엽록체 분리 방법을 확립하여 통해 분리된 이형 엽록체 간에 나타나는 전사 시작점의 확인과 이형 엽록체 유전체 내에서 나타 유전자 발현의 차이를 분석하여 이들 간의 광합성 시 엽롭체에서 나타나는 기능적인 차이를 이해하는데 도움이 되었다.
2. B. sinuspersici Sigma Factor 유전자 cloning 및 단백질 발현
본 연구에서 RNA sequencing을 이용해서 5종의 BsSIG 유전자를 동정하였고, 이들의 기능 확인을 위해 각 유전자의 cloning 및 재조합 단백질을 발현시키고, 항체 제작을 하였다.
3. 성숙한 엽육세포의 이형 엽록체의 phosphoproteome 비교분석
Phosphatase에 의한 인산기 제거를 막기 위해 저해제를 사용한 뒤 단백질을 추출하여 인산화 단백질 시료를 확보한 뒤 2D-DIGE를 사용하여 인산화 단백질을 분리한 후 질량분석기를 통해 단백질 프로파일을 분석하였고 이후 이들이 이형 엽록체에 미치는 영향에 추가 연구를 할 계획입니다.
4. B. sinuspersici 의 Sigma Factor 발현 확인
Immunoblotting 방법을 이용해 잎 발달 시 나타나는 BsSIGs의 발현 패턴 분석하고 성숙한 엽육세포에서 각 엽록체 내 발현되는 BsSIGs의 공간적 위치를 확인하기 위해 immunolocalization 방법 이용하여 분석하였다.
6. ChlP을 이용한 Sigma Factor에 의한 전사 조절
Chromatin immunoprecipitation(ChIP)를 이용한 엽록체내에서 BsSIGs의 상호작용의 패턴 변화 및 결합 자리 분석 및 유전자 조절 기작에 대한 연구를 하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
- Bienertia은 단일세포 C4 식물 중에 하나로 매우 흥미로운 식물 중에 하나이다. 하지만 기존에 많은 연구 결과들이 나와 있지 아니하여 이를 분석하는데 한계가 있었다.
- 본 연구는 Bienertia에 대한 유전체 분석과 전사체 분석은 추후에 2종의 엽록체가 어떻게 생성되는지에 대한 기초 정보를 제공할 수 있고 유사종의 진화 및 발달 조사에 이용 될 수 있다.
- B. sinuspersici에서 동정된 엽록체 전사인자인 5종의 sigma factor에 대한 엽록체 내 유전자 발현에 미치는 영향을 발달 및 공간적인 발현이 미치는 영향 조사 및 단백질 특이적 이동에 대한 추가 연구를 통해 이들이 이형 엽록체 발달에 미치는 영향에 대한 연구가 필요함
- 추후에 다양한 정보들을 두 종의 엽록체 생성방식에 대한 규명을 하는데 기여할 것으로 생각되고, C3 작물에 시스템을 도입할 수 있는 단서를 제공할 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 최종 연구 목표 ... 4
• 1-2. 연구의 필요성 ... 4
• 1-3. 연구 개발 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 14
• 끝페이지 ... 14