초록 ▼

연구개요
자식작용(autophagy)은 진핵생물에 진화적으로 보존되어 있으며 세포 항상성, 스트레스 반응, 세포사멸 조절에 필요한 물질을 분해하고 재순환시키는 기작이다. 특히 식물의 경우 병원균 침입 시 식물 전체를 보호하기 위해 감염된 부위에서 과민성 세포사멸(hypersensitive cell death, HR-PCD)이 빠르게 유도되며 자식작용이 이러한 면역반응을 조절하는 핵심 기작임이 밝혀져 왔다. 식물면역과 세포사멸을 조절하는 자식작용에 대한 이해의 폭을 넓히기 위해 본 과제에서는 다음과 같은 연구목표를 설정하였다.

연구개요
자식작용(autophagy)은 진핵생물에 진화적으로 보존되어 있으며 세포 항상성, 스트레스 반응, 세포사멸 조절에 필요한 물질을 분해하고 재순환시키는 기작이다. 특히 식물의 경우 병원균 침입 시 식물 전체를 보호하기 위해 감염된 부위에서 과민성 세포사멸(hypersensitive cell death, HR-PCD)이 빠르게 유도되며 자식작용이 이러한 면역반응을 조절하는 핵심 기작임이 밝혀져 왔다. 식물면역과 세포사멸을 조절하는 자식작용에 대한 이해의 폭을 넓히기 위해 본 과제에서는 다음과 같은 연구목표를 설정하였다. 첫째, 자식작용을 유도하는 초기 신호체계에 대한 연구를 진행하고자 한다. 둘째, 자식작용의 세포사멸과 병저항성 조절 기작을 규명하고자 한다.

연구 목표대비 연구결과
(1) 자식작용을 유도하는 초기 신호체계 연구
* 병원균의 침입을 인식하여 식물체는 신속하게 면역반응을 유도함으로써 생존을 도모한다. 본 연구에서는 자식작용의 첫 단계에 관여하는 ATG1을 중심으로 식물면역에 있어서 자식작용을 유도하는 개시 신호체계를 규명하고자 한다.
* 자식작용의 신호 개시에 중요한 ATG1을 중심으로 연구를 진행하였다. ATG1 계통에 속하는 ATG1a, ATG1b, ATG1c에 대한 단일/이중 돌연변이체들을 제작하였고 다양한 스트레스 하에서의 표현형 관찰과 세포학적 분석을 진행하였다. 연구결과에 따라 ATG1a와 ATG1b/c가 각각 음성적 혹은 양성적 인자로서 식물면역과 노화에 따른 세포사멸을 조절하는 작용 기작을 제시하였다.
(2) 자식작용의 세포사멸과 병저항성 조절 기작 규명
* 병원균의 침입에 의한 과민성 세포사멸은 감염 부위에만 제한적으로 일어남으로써 병원균의 증식을 억제하고 감염되지 않은 주변으로의 확산을 통제하는 중요한 기능을 수행한다. 본 연구에서는 세포사멸 과정 중에 일어나는 세포벽 변형, 자식작용과의 연계성을 연구함으로써 궁극적으로 자식작용-세포벽 방어-세포사멸-식물면역 간의 상호조절 기작을 규명하고자 한다.
* 과민성 세포사멸 과정에서 유도되는 리그닌 축적의 조절 기작에 대한 연구를 수행하였다. 리그닌 축적과 관련된 palQ, caspl, atg 돌연변이 식물체들을 제작하였고 생화학적, 분자생물학적 특성 분석, 세포학적 관찰, 병저항성과 세포사멸의 표현형을 관찰하였다. 이를 통해 자식작용이 리그닌 방어벽 형성과 세포사멸, 병원균에 대한 저항성을 조절하는 작용 기작을 제시하였다.

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통해 식물의 자식작용과 세포사멸 기작, 이들 간의 상호작용 및 상호조절 기작을 규명함으로써 식물세포들이 어떻게 스스로 다양한 병원균과 환경스트레스에 대해 방어기작을 작동시키면서 그들의 수명을 조절하는가에 대한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대한다. 독창적이고 참신한 아이디어를 기반으로 연구해 나아갈 때 식물의 자식작용과 세포사멸의 조절기작을 규명하는데 견인차 역할을 하며 이 분야에서 독보적인 위치를 선점하여 선도적 역할을 수행할 수 있을 것으로 생각된다. 이 분야에서 국제적인 경쟁력을 갖출 것이며 국제학술지에 우수한 논문을 발표할 것임을 확신한다. 또한 유용유전자/단백질의 다수 발굴 및 특허 획득이 가능할 것이다.
이러한 정보는 격변하는 지구의 환경적 자연재해에 대해 저항성 및 적응능력이 향상된 형질전환 식물체들의 개발에 유용하게 이용되며, 이는 식량자원 부족문제 및 환경 재해를 해결할 수 있는 돌파구를 제시할 수 있을 것으로 생각된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구목표 ... 4
• 나. 연구배경 ... 4
• 다. 연차별 연구목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• (1) 자식작용을 유도하는 초기 신호체계 연구 ... 6
• (2) 자식작용의 세포사멸과 병저항성 조절 기작 규명 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 19
• 끝페이지 ... 25