초록 ▼

□ 연구개요
본 연구 프로젝트는 온도인지메커니즘으로서의 단백질 상분리 기작을 연구하고, 급격한 기온 변화에 적응가능한 작물 육종의 표적이 될 수 있는 생체 내 물질 (바이올로직스) 후보를 선별하는 것을 목표로 한다.
이를 위해 ELF3와 같은 식물 온도반응성 조절에 중요한 기능을 하는 단백질의 상분리 기작을 연구하고, 식물 단백질의 상분리 연구를 위한 시스템을 확립하였다 (세부목표1). 추가로 온도센서로 기능하는 Prion-like단백질을 선별하고, 작용기작을 확인하였다 (세부목표2).

□ 연구 목표대비 연구

□ 연구개요
본 연구 프로젝트는 온도인지메커니즘으로서의 단백질 상분리 기작을 연구하고, 급격한 기온 변화에 적응가능한 작물 육종의 표적이 될 수 있는 생체 내 물질 (바이올로직스) 후보를 선별하는 것을 목표로 한다.
이를 위해 ELF3와 같은 식물 온도반응성 조절에 중요한 기능을 하는 단백질의 상분리 기작을 연구하고, 식물 단백질의 상분리 연구를 위한 시스템을 확립하였다 (세부목표1). 추가로 온도센서로 기능하는 Prion-like단백질을 선별하고, 작용기작을 확인하였다 (세부목표2).

□ 연구 목표대비 연구결과
세부 목표 1을 위해서, 2가지 프리온 유사 단백질인 ELF3와 FCA의 상분리 연구를 진행하였다. ELF3 단백질의 상분리에 의한 식물 온도인지 메커니즘을 규명하였고, 본 연구는 지난 2020년 9월 Nature 논문을 통해 발표되었다. 한 편의 논문으로 스토리가 완성되었기에 달성도 100%라 판단하였다. FCA의 경우는 예비실험을 통해 ELF3-FCA 상호작용에 의한 온도에 따른 alternative splicing 조절의 가능성을 발견하였다. 중견연계 신진후속 과제의 기반이 되는 확보한 실험 결과를 도출하였기에 달성도를 100%라 판단하였다.
세부목표 2를 위해서, Mediator 구성요소 중 하나인 MED25 단백질의 상분리와 그로 인한 온도인지 가능성을 확인하였다. 예비 실험을 통해 MED25 단백질의 온도에 따른 상분리를 확인하고, 돌연변이체가 고온에 의한 이른 개화 현상이 사라지는 것을 관찰하였다. 프리온유사단백질인 MED25의 상분리가 온도에 의한 개화 조절 기작을 가능성을 발견하고, 중견연계 신진후속 과제의 기반이 된는 정보를 제공하였기에 달성도를 100%라 판단하였다.
추가로 ELF3 단백질이 춘화처리 시 개화를 조절하는 것으로 알려진 FRI 단백질 복합체의 구성성분과 상호작용함을 발견하고, ELF3 단백질이 식물의 저온 반응성에 있어서도 중요한 기능을 할 수 있다는 가능성도 확인하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
식물분야에서 상분리 개념으로 세포내 단백질의 활성 조절 기작을 설명하는 첫 논문이 2019년에 발간된 것만 봐도 식물 단백질의 상분리 연구는 걸음마 단계라고 할 수 있다. 그렇기에 본 연구 프로젝트는 식물의 외부 환경 변화를 인지하고 반응하는 기작으로서의 상분리 연구에 이바지하는 바가 매우 클 것이다.
▶ 식물 세포 내 상분리 기작은 고온 환경에 적응할 수 있는 식물 자원 개발을 위한 엔지니어링 표적으로 적합하다. 모든 식물 종에 보존되어 있는 ELF3나 MED25 단백질의 프리온 유사 구조를 변화시키거나, 이들의 프리온 유사 구조를 온도에 반응하지 않는 단백질에 삽입함으로써, 작물의 고온반응성을 조절할 수 있다. 고랭지 농업의 주요 작물인 배추나 감자 등의 고온 저항성 작물 개발에 프리온 유사 단백질의 상분리는 크게 유용할 것이다. 그리고 이러한 지식과 정보를 이용해 고온에 취약한 자생종 보호에 활용할 수 있는 전략/전술을 개발할 수도 있다.
▶ 단백질 상분리를 일으키는 주요 환경 요인은 빛과 온도이다. 상분리 연구를 통해 얻은 지식과 노하우는 인위적인 빛과 온도 조절을 통해 높은 작물 생산량을 추구하는 도시형 수직농장(vertical farming) 산업에 최적화된 작물 개발에 기여할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• (1) 프리온 유사 단백질 ELF3의 상분리 기작 연구 ... 4
• (2) 프리온 유사 단백질 FCA의 상분리의 온도 조절 기작 연구 ... 5
• (3) Mediator 구성요소 중 하나인 MED25 단백질의 상분리 연구 ... 5
• (4) 식물 저온 춘화처리에 의한 개화 촉진 현상에 온도센서 ELF3의 관련성 연구 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 10
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 13
• 끝페이지 ... 16