초록 ▼

연구개요
병원균을 비롯한 미생물의 Two-Component 조절 시스템(TCS)은 주변환경의 변화에 빠르게 대응하고 생존하기 위해 매우 중요하다. 이 시스템은 세포막에 존재하는 감지 단백질(histidine kinase)과 세포질에 존재하는 반응조절 단백질(response regulator)로 이루어져 있으며 감지 단백질보다 반응조절 단백질의 역할이 매우 결정적이며 중요하다. 본 연구는 주요 작물인 벼에 흰잎마름병을 유발하는 흰잎마름병균의 발병기작을 연구하기 위해 유전체에 존재하는 62개의 반응조절 유전자의 발현억제 돌연변이를

연구개요
병원균을 비롯한 미생물의 Two-Component 조절 시스템(TCS)은 주변환경의 변화에 빠르게 대응하고 생존하기 위해 매우 중요하다. 이 시스템은 세포막에 존재하는 감지 단백질(histidine kinase)과 세포질에 존재하는 반응조절 단백질(response regulator)로 이루어져 있으며 감지 단백질보다 반응조절 단백질의 역할이 매우 결정적이며 중요하다. 본 연구는 주요 작물인 벼에 흰잎마름병을 유발하는 흰잎마름병균의 발병기작을 연구하기 위해 유전체에 존재하는 62개의 반응조절 유전자의 발현억제 돌연변이를 제작하고 병원력 결정 반응조절 유전자를 동정하여 그 발병기작을 개별 반응조절유전자에 의한 조절과 각 반응조절유전자들 간의 상호작용에 의한 복합적 차원에서 규명하고자 하였다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제는 선행연구에 이어 흰잎마름병균 유전체에 알려진 총 62개의 반응조절유전자의 발현억제 돌연변이를 계속적으로 제작하였으며 총 4개 유전자를 제외한 58개의 반응조절유전자 돌연변이를 제작하였다. 반응조절유전자 돌연변이를 이용한 벼 접종실험을 통해 기존에 알려진 흰잎마름병균 병원력 관련 반응조절유전자 이외에 총 6개의 새로운 병원력 결정 반응조절유전자를 동정하였다. 이중 3개의 반응조절유전자는 다른 Xanthomonas에서도 발견되지 않은 전혀 새로운 반응조절유전자로 이들 유전자 중 2개 유전자에 의한 병원력 조절 기작에 대해서는 이미 논문으로 발표 하였으며, 남은 한 개 유전자는 연구 중에 있다. RR58의 경우 다양한 병원성 인자의 조절에 관여하지만 기주식물인 벼에 침입 후 벼의 방어기작으로 발생하는 ROS에 대한 해독작용에 주로 기여함을 밝혔고, RR35의 경우 다양한 병원성 인자의 조절 중에서도 특히 모든 기능적 이동에 있어 원형 흰잎마름병균과 매우 큰 차이를 가졌다. 더불어 본 연구과제는 기존의 병원력 결정 반응조절유전자와 과제를 통해 동정된 6개의 반응조절유전자 돌연변이를 이용하여 각 돌연변이체에서의 전사체 발현을 RNAseq를 통해 분석하였으며 이들 결과를 바탕으로 흰잎마름병균의 병원력 조절을 위한 각 반응조절유전자들 간의 상호관계를 규명하였다. 결과 흰잎마름병균의 반응 조절유전자는 영양배지(rich media) 조건과 기주유사 조건(XOM2)에서 그 상호관계가 현격히 달랐으며 기주 유사조건에서 그 관계는 훨씬 단순화되어 있음을 알 수 있었다. 기주 유사조건에서 반응조절유전자는 RR43(StoS), RR27(HrpG), RR54, RR28(ColR)을 중심으로 많은 반응조절유전자들이 상호작용하고 있었으며 이들과는 달리 RR13(VemR)과 반 \응하는 RR21(CheY), RR22(CheY)은 매우 독립적이었다.

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
오랜 연구를 통해 벼에 생산성을 저하시키는 주된 병균인 흰잎마름병균의 병원성 기작이 규명되고 있으며 이에 관여하는 TCS와 관련 반응조절유전자를 동정하고자하는 노력들이 지속되어져 왔와다. 결과 기존의 4개 반응조절유전자가 흰잎마름병균 병원성에 중요하다고 알려져 있다. 본 과제의 연구는 이들 4종의 반응조절유전자 이외에 6개의 반응조절유전자를 전체 반응조절유전자 돌연변이를 대상으로 동정함으로써 흰잎마름병균이 가지고 있는 모든 병원력 결정 반응조절유전자을 동정하였다 하겠다.
본 과제를 통해 동정된 반응조절유전자는 다른 기주식물을 가지는 Xanthomnase 병균의 병원력 연구에 크게 공헌할 것이며 다른 식물 병원균의 병원성 연구와 TCS를 통한 병원력 조절기작 규명에 있어 학문적인 기초가 될 공헌을 하였다고 판단한다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 목적 ... 4
• 2) 연구개발의 필요성 ... 4
• 3) 연구개발의 최종목표 ... 4
• 4) 연구범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 흰잎마름병균 62개 반응조절유전자(RR) 중 58개 유전자의 불활성 돌연변이 제작 및 병원성 검증 ... 5
• 2) 병원력 결정 반응조절유전자 돌연변이 선별 ... 5
• 3) 선별된 6개 반응조절 유전자의 상보적 스트레인 제작 및 병원력 결정기능 검증 ... 5
• 4) 선별된 6개의 반응조절유전자 돌연변이의 전사체 분석 ... 5
• 5) 병원성 결정을 위한 반응조절유전자들의 발현 상호관계 규명 ... 6
• 6) 선별된 반응조절유전자의 병원성 조절 기능 및 기작 규명 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 연구개발과제의 수행 결과 ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 25