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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2015-09-04
- 조회7,965
Nat. Commun., Published 28 August 2015 | doi:10.1038/ncomms9041
A novel thiol-reductase activity of Arabidopsis YUC6 confers drought tolerance independently of auxin biosynthesis
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
식물은 발아시기부터 전 생육기간에 걸쳐 식물체내 다양한 식물생장조절물질인 식물호르몬 (Phytohormone)들의 조절과 그들 간의 상호작용에 의해 생장을 합니다. 대표적인 식물호르몬으로는 옥신 (Auxin), 지베렐린 (Gibberellin), 싸이토키닌 (Cytokinin), 앱시스산 (Abscisic aicd), 브라시노스테로이드 (Brassinosteroid) 및 에틸렌 (Ethylene) 등이 있고, 이들 호르몬 중 앱시스산은 이미 많은 스트레스 저항 기작에 관여한다는 보고가 있습니다. 더 나아가 지베렐린 뿐만 아니라 옥신 관련 단백질들이 스트레스 내성 기작에 관여한다고 최근 보고되고 있습니다. 이는 식물호르몬들이 기존에 밝혀진 식물 성장 조절뿐만 아니라 환경스트레스에 대한 저항성 획득에도 긴밀히 관여한다는 의미로 해석됩니다.
본 연구는 애기장대내 옥신생합성 과정 중 indole-3-pyruvic acid (IPA) pathway에 관여하는 YUCCA (YUC) 단백질의 새로운 활성산소 (ROS) 조절 기작 및 그로 인한 가뭄과 산화스트레스 저항성 기작을 밝힌 논문입니다. YUC 단백질은 Flavin-monooxygenase (FMO) 단백질의 subfamily로 식물체내 과발현시 옥신량이 증가되고, 미국 Purdue 대학의 윤대진 교수님 현지 Lab에서 보고한 바에 의하면 YUC6를 감자에 발현 시켰을 때 옥신 유도 표현형과 건조내성이 증가함을 확인하였습니다. 따라서 본 경상대 연구진은 YUC6의 옥신 생합성 기작이 스트레스 내성 기작과 연계되는지 검증하였으며, 흥미롭게도 YUC 단백질내 잘 보존된 FAD 및 NADP binding site가 Redox system의 핵심 인자인 NADPH-dependent thioredoxin reductase들에도 공통적으로 존재함을 확인하였습니다. 따라서 YUC 단백질의 세포내 redox 조절 기작을 의심하게 되었고, 재조합 단백질을 이용한 생화학적 분석을 통해 YUC6 단백질의 thiol reductase (TR) 및 샤페론 기능을 확인하게 되었습니다.
더 나아가 애기장대내 11개의 전체 YUC 단백질내에 공통적으로 존재하는 85번째 Cysteine 잔기(YUC6 기준)의 돌연변이체를 통해 옥신생합성 기능에는 변화가 없지만, TR 및 샤페론 기능, ROS 조절 및 건조내성이 소실됨을 확인하였고, 이를 통해 YUC6 단백질이 서로 다른 옥신생합성 기능과 활성산소 조절을 통한 스트레스 내성 기능을 밝힘으로써 YUC 단백질의 새로운 역할을 구명하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저희 경상대 응용생명과학부 (BK21Plus사업 지원, 사업단장 윤대진)는 자연과학대학과 농업생명과학대학이 통합된 대학원으로서 경상대의 농생명과학분야 특성화를 이끄는 밑거름이 되고 있습니다. 또한 본 학부는 미국의 퍼듀대, 미주리대 및 덴마크 코펜하겐 대학과 복수학위 시스템을 운영하고 있어, 대학원생들의 해외 연구 파견 및 협력을 유도 하고 있습니다.
또한 Nature, Nature genetics, Nature commun., Plant Cell, PNAS등의 세계적인 저널에 연구결과를 지속적으로 발표하고 있는 윤대진 교수님 연구실과 제가 속한 김외연 교수님 연구실은 최근 식물의 환경스트레스 저항성 기작과 생체시계 기작을 접목 시켜 새로운 식물체내 신호전달 기작을 밝히는 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
저는 학부 및 석사를 목초 및 사료작물 생리를 연구하였고, 이에 대한 학문적 갈증을 해소하고자 분자생물학으로 전공을 바꾸어 세계적으로 폭넓게 재배되고 있는 목초 중 하나인 오차드그라스로부터 고온 내성 유전자를 분리하였으며, 이것을 계기로 분자샤페론 분야에 뛰어들었습니다. 식물의 특성상 유전자들의 검증기간이 다소 오래 걸리긴 했지만 학위과정 중 두 편의 SCI 저널을 주저자로 발표할 수 있었으며, 이에 대한 저의 전공 지식은 Post-Doc 기간 중 유용하게 활용되었습니다.
또한 학위 후, 해외 포닥을 알아보던 중 몇 곳의 미국내 의대에서 제안을 받았지만 분자샤페론 분야가 전세계 적으로 동물 분야에 치우쳐 진행됨을 알았고, 식물 분야를 계속 연구하고 싶었던 저를 한국에 머무르게 하는 계기가 되었습니다.
또한 이 시점에 윤대진 교수님과 김외연 교수님의 연구 제안이 있었고, 그 중에 하나가 5년동안의 연구결과를 발표한 본 논문이 되겠습니다. 또한 김외연 교수님이 주도한 미국 OSU대학과의 공동연구 결과도 곧 결실을 맺을 예정입니다. 이는 국내 Post-Doc에 대해 가질 수 있는 사회적 편견을 잠식 시킬 수 있는 본 연구진의 특성으로, 해외 석학들과의 긴밀한 교류, 잦은 연구 발표 및 토의가 가능하기 때문이라 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
우리들이 하고 있는 이 생명과학분야의 특성상 짧은 기간에 좋은 성과 및 논문을 도출하기란 쉽지가 않다는 것은 모든 연구자들은 공감하고 있으리라 봅니다. 하지만 이 기간 중 지속적인 연구 모색 및 결과 도출을 위한 고민은 자신의 전공 지식에 대한 이해도를 높일 수 있는 계기가 될 것으로 봅니다. 특히 학위과정 중 실험 진행과 더불어 자신의 연구에 대한 폭넓은 고민과 토론이 앞으로 나갈 자신의 연구자의 길에 큰 밑거름이 되리라 믿습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 마무리 중인 논문들이 있으며, 이들 중 일부는 세계 Top 저널에 투고해보고 싶은 꿈을 꾸고 있습니다. 또한 현재 애기장대와 같은 모델 식물에 국한된 연구를 제가 전공했던 목초 및 사료작물로의 접근 방안을 모색하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저, 본 논문을 수행하게 끔 도와주신 윤대진 교수님과 김외연 교수님께 감사의 말씀 드리며, 박사학위 과정중 많은 공부를 하게 해주셨던 손대영 교수님께도 감사의 말씀 전합니다. 본 연구과정 중 지속적인 discussion을 해주신 Hans J. Bohnert 교수님, Ray A. Bressan 교수님, 이상열 교수님, Jose M. Pardo 박사님, 김정임 박사님께도 감사드립니다. 또한 인터뷰 기회를 주신 BRIC에도 감사드립니다. 이번 논문을 기회 삼아, 앞으로도 즐거운 마음으로 연구에 매진하여 좋은 논문을 쓸 수 있는 연구자가 되길 바라며, 다른 연구자분들의 좋은 연구결과 도출을 기원 드립니다. 감사합니다.
식물은 발아시기부터 전 생육기간에 걸쳐 식물체내 다양한 식물생장조절물질인 식물호르몬 (Phytohormone)들의 조절과 그들 간의 상호작용에 의해 생장을 합니다. 대표적인 식물호르몬으로는 옥신 (Auxin), 지베렐린 (Gibberellin), 싸이토키닌 (Cytokinin), 앱시스산 (Abscisic aicd), 브라시노스테로이드 (Brassinosteroid) 및 에틸렌 (Ethylene) 등이 있고, 이들 호르몬 중 앱시스산은 이미 많은 스트레스 저항 기작에 관여한다는 보고가 있습니다. 더 나아가 지베렐린 뿐만 아니라 옥신 관련 단백질들이 스트레스 내성 기작에 관여한다고 최근 보고되고 있습니다. 이는 식물호르몬들이 기존에 밝혀진 식물 성장 조절뿐만 아니라 환경스트레스에 대한 저항성 획득에도 긴밀히 관여한다는 의미로 해석됩니다.
본 연구는 애기장대내 옥신생합성 과정 중 indole-3-pyruvic acid (IPA) pathway에 관여하는 YUCCA (YUC) 단백질의 새로운 활성산소 (ROS) 조절 기작 및 그로 인한 가뭄과 산화스트레스 저항성 기작을 밝힌 논문입니다. YUC 단백질은 Flavin-monooxygenase (FMO) 단백질의 subfamily로 식물체내 과발현시 옥신량이 증가되고, 미국 Purdue 대학의 윤대진 교수님 현지 Lab에서 보고한 바에 의하면 YUC6를 감자에 발현 시켰을 때 옥신 유도 표현형과 건조내성이 증가함을 확인하였습니다. 따라서 본 경상대 연구진은 YUC6의 옥신 생합성 기작이 스트레스 내성 기작과 연계되는지 검증하였으며, 흥미롭게도 YUC 단백질내 잘 보존된 FAD 및 NADP binding site가 Redox system의 핵심 인자인 NADPH-dependent thioredoxin reductase들에도 공통적으로 존재함을 확인하였습니다. 따라서 YUC 단백질의 세포내 redox 조절 기작을 의심하게 되었고, 재조합 단백질을 이용한 생화학적 분석을 통해 YUC6 단백질의 thiol reductase (TR) 및 샤페론 기능을 확인하게 되었습니다.
더 나아가 애기장대내 11개의 전체 YUC 단백질내에 공통적으로 존재하는 85번째 Cysteine 잔기(YUC6 기준)의 돌연변이체를 통해 옥신생합성 기능에는 변화가 없지만, TR 및 샤페론 기능, ROS 조절 및 건조내성이 소실됨을 확인하였고, 이를 통해 YUC6 단백질이 서로 다른 옥신생합성 기능과 활성산소 조절을 통한 스트레스 내성 기능을 밝힘으로써 YUC 단백질의 새로운 역할을 구명하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저희 경상대 응용생명과학부 (BK21Plus사업 지원, 사업단장 윤대진)는 자연과학대학과 농업생명과학대학이 통합된 대학원으로서 경상대의 농생명과학분야 특성화를 이끄는 밑거름이 되고 있습니다. 또한 본 학부는 미국의 퍼듀대, 미주리대 및 덴마크 코펜하겐 대학과 복수학위 시스템을 운영하고 있어, 대학원생들의 해외 연구 파견 및 협력을 유도 하고 있습니다.
또한 Nature, Nature genetics, Nature commun., Plant Cell, PNAS등의 세계적인 저널에 연구결과를 지속적으로 발표하고 있는 윤대진 교수님 연구실과 제가 속한 김외연 교수님 연구실은 최근 식물의 환경스트레스 저항성 기작과 생체시계 기작을 접목 시켜 새로운 식물체내 신호전달 기작을 밝히는 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
저는 학부 및 석사를 목초 및 사료작물 생리를 연구하였고, 이에 대한 학문적 갈증을 해소하고자 분자생물학으로 전공을 바꾸어 세계적으로 폭넓게 재배되고 있는 목초 중 하나인 오차드그라스로부터 고온 내성 유전자를 분리하였으며, 이것을 계기로 분자샤페론 분야에 뛰어들었습니다. 식물의 특성상 유전자들의 검증기간이 다소 오래 걸리긴 했지만 학위과정 중 두 편의 SCI 저널을 주저자로 발표할 수 있었으며, 이에 대한 저의 전공 지식은 Post-Doc 기간 중 유용하게 활용되었습니다.
또한 학위 후, 해외 포닥을 알아보던 중 몇 곳의 미국내 의대에서 제안을 받았지만 분자샤페론 분야가 전세계 적으로 동물 분야에 치우쳐 진행됨을 알았고, 식물 분야를 계속 연구하고 싶었던 저를 한국에 머무르게 하는 계기가 되었습니다.
또한 이 시점에 윤대진 교수님과 김외연 교수님의 연구 제안이 있었고, 그 중에 하나가 5년동안의 연구결과를 발표한 본 논문이 되겠습니다. 또한 김외연 교수님이 주도한 미국 OSU대학과의 공동연구 결과도 곧 결실을 맺을 예정입니다. 이는 국내 Post-Doc에 대해 가질 수 있는 사회적 편견을 잠식 시킬 수 있는 본 연구진의 특성으로, 해외 석학들과의 긴밀한 교류, 잦은 연구 발표 및 토의가 가능하기 때문이라 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
우리들이 하고 있는 이 생명과학분야의 특성상 짧은 기간에 좋은 성과 및 논문을 도출하기란 쉽지가 않다는 것은 모든 연구자들은 공감하고 있으리라 봅니다. 하지만 이 기간 중 지속적인 연구 모색 및 결과 도출을 위한 고민은 자신의 전공 지식에 대한 이해도를 높일 수 있는 계기가 될 것으로 봅니다. 특히 학위과정 중 실험 진행과 더불어 자신의 연구에 대한 폭넓은 고민과 토론이 앞으로 나갈 자신의 연구자의 길에 큰 밑거름이 되리라 믿습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 마무리 중인 논문들이 있으며, 이들 중 일부는 세계 Top 저널에 투고해보고 싶은 꿈을 꾸고 있습니다. 또한 현재 애기장대와 같은 모델 식물에 국한된 연구를 제가 전공했던 목초 및 사료작물로의 접근 방안을 모색하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저, 본 논문을 수행하게 끔 도와주신 윤대진 교수님과 김외연 교수님께 감사의 말씀 드리며, 박사학위 과정중 많은 공부를 하게 해주셨던 손대영 교수님께도 감사의 말씀 전합니다. 본 연구과정 중 지속적인 discussion을 해주신 Hans J. Bohnert 교수님, Ray A. Bressan 교수님, 이상열 교수님, Jose M. Pardo 박사님, 김정임 박사님께도 감사드립니다. 또한 인터뷰 기회를 주신 BRIC에도 감사드립니다. 이번 논문을 기회 삼아, 앞으로도 즐거운 마음으로 연구에 매진하여 좋은 논문을 쓸 수 있는 연구자가 되길 바라며, 다른 연구자분들의 좋은 연구결과 도출을 기원 드립니다. 감사합니다.
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