한빛사 인터뷰
- 등록2023-03-17
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
빛은 식물의 발달 과정에서 중요한 조절 요인입니다. 식물에 존재하는 여러 광수용체들 중 phytochrome은 red light과 far-red light에 의해 가역적으로 단백질의 구조를 바꿈으로써 하위 유전자들의 발현을 조절하여, 식물이 외부 빛 환경의 변화를 인지하고 적응하는데 중요한 역할을 합니다. 광합성이 일어나는 세포 소기관인 엽록체의 발달 과정에도 빛과 phytochrome이 주요하게 관여하는 것으로 알려져 있습니다.
저희 연구실에서는 이전 논문에서 PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR (PIF)에 의해 직접적으로 발현이 증가하는 REPRESSOR OF PHOTOSYNTHETIC GENES (RPGE)가 과발현되면 엽록체 발달과 관여된 유전자들의 발현이 감소하고, 엽록소 양이 감소하여 잎의 색이 pale-green해지는 형질을 보이는 것을 확인했습니다. 엽록체 발달에 관여하는 대다수의 유전자들의 발현을 조절하는 주요 전사인자로 GOLDEN2-LIKE (GLK)가 있는데, GLK가 식물에서 발현되지 않으면 잎의 색이 pale-green해지는 형질이 대표적으로 알려져 있습니다. 저희는 식물이 빛의 변화를 인지하여 엽록체 발달을 조절하는 과정에서 GLK는 빛의 변화에 의해 어떤 방식으로 조절 받을지, RPGE와 GLK가 연결되어 있을지에 주목하며 이번 연구를 진행했습니다.
이번 연구를 통해 저희는 PIF에 의해 발현이 촉진된 RPGE가 GLK의 dimerization domain인 GCT domain에 단백질-단백질 결합을 하고, 이를 통해 GLK의 homo-dimerization을 깨트림으로써 GLK를 타겟 유전자의 promoter로부터 떨어뜨려서 엽록체 발달을 저해함을 확인했습니다. 특히, red/far-red 비율이 줄어드는 shade 조건에서 일부 엽록체 발달 유전자들의 발현이 RPGE-GLK에 의존적으로 조절되는 것을 확인했습니다. 또한, RPGE와 GLK 모두 차축조류부터 우산이끼를 비롯한 외떡잎식물, 쌍떡잎식물까지, 식물의 진화과정에서 중요하게 보존된 유전자임을 확인하였고, 서로 다른 종의 RPGE-GLK도 기능이 보존되어 있음을 확인했습니다. 이런 결과들을 통해 저희는 식물에서 RPGE-GLK가 빛의 변화에 따른 엽록체 발달 조절에 중요한 축을 담당한다는 사실을 확인했습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저는 KAIST 생명과학과의 식물학 연구실 (Plant Biology Laboratory)에서 석박통합과정을 거치고, 올해 3월부터 동연구실에서 postdoctoral researcher로 근무 중입니다. 저희 연구실은 빛에 의한 식물의 발달 과정과 생리학적 과정에 관심을 가지고, 식물의 광수용체인 phytochrome과 그 하위 전사인자인 PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR (PIF)를 분자생물학, 유전학, 생화학적으로 연구하는 실험실입니다. 저희 연구실은 최길주 교수님께서 좋은 지도로 이끌어주시고, 박사님들과 대학원생들이 KAIST의 자유로운 연구 환경에서 도전적인 정신으로 연구를 진행하는 곳입니다. 이곳에서 교수님을 비롯한 선후배님들과 연구에 대해 다양한 관점으로 조언을 주고 받으며 대학원과정동안 한 명의 연구자로 무사히 성장할 수 있었습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
저는 연구활동을 하며 오랜 기간 동안 세상에 밝혀지지 않았던 현상을 제 손으로 실험들을 통해 직접 확인해냈다는 점에서 가장 큰 보람을 느꼈습니다. 이런 기초연구가 쌓이고 응용되어 실생활에 적용되면, 인류와 환경에 기여할 수 있을 것이라 믿기에 연구자의 길을 선택한 것에 자부심을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
연구활동은 끝이 어딘지 모르는 길을 마라톤하는 과정이라고 생각합니다. 특히나 생명과학 분야는 생물을 다루는 연구인만큼 연구활동에 필연적으로 긴 시간이 걸립니다. 장거리를 달릴 때는 자신의 페이스에 맞게 호흡을 가다듬으며 앞으로 나아가는 것이 중요합니다. 오버페이스는 쉽게 지치게 만들고, 힘들다고 아예 멈춰 서 버리면 몸이 적응하지 못하여 두 경우 모두 완주에 큰 장애물이 됩니다. 적절한 경쟁심은 원동력이 될 때도 있지만, 주변과 비교하며 조급함을 가지면 자신의 페이스를 잃고 무너지기 마련입니다. 본인의 연구에 큰 틀을 세워두고, 중요 가설들을 실험을 통해 확인해가며, 주변에 휘둘리지 않고 꾸준하게 진행한다면 성공적으로 완주할 수 있을 것이라 생각합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
엽록체는 광합성이 일어나는 장소이며 엽록체의 발달은 광합성을 일으키는 단백질 복합체들의 구성을 결정짓기에, 엽록체의 발달은 광합성의 효율과 열매 (씨앗)의 수율과 직접적인 연관성이 있습니다. 저는 애기장대뿐만 아니라 곡식류, 과실류 등을 포함한 다양한 종류의 식물들에서 엽록체와 광합성을 연구하며, 궁극적으로 기후변화에 적응할 수 있는 식물들을 개발하여 인류와 환경 모두에 기여하는 연구활동을 하고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
대학원 학위과정동안 훌륭한 지도와 조언으로 저를 어엿한 연구자로 이끌어주신 최길주 지도교수님께 존경을 담아 감사한 마음을 전합니다. 그리고 지난한 대학원생 생활 속에서 흔들리지 않을 수 있게 정신적으로 큰 도움을 주신 연구실 선후배님들, 소중한 연구실 동기, 그리고 모든 친구들께 고맙다는 인사를 전합니다. 또한, 15년 넘게 항상 저에게 힘을 주고, 무조건적인 응원을 보내주는 재영이와 민영이에게 깊은 감사의 말을 전합니다. 마지막으로 제가 가는 모든 길을 지지해주시고 든든한 버팀목이 되어주시는 아버지, 어머니, 그리고 형께 사랑을 담아 감사의 인사를 올립니다.
#Plant
#Chloroplast
#Photosynthesis
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