한빛사 인터뷰
- 등록2023-06-20
- 조회1,311
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
화분관이 암술대를 지나 난세포까지 안정적으로 길어지는 것은 성공적인 수정을 위해 필수입니다. 화분관 팁은 세포벽이 새로 생김과 동시에 적당히 견고해져야 팽압을 견딜 수 있기 때문에 매우 빠른 단백질 수송 및 정교한 신호전달을 필요로 합니다. Rapid alkalinization factors (RALF)는 5kDa 정도의 작은 펩타이드로 Receptor-Like Kinase 수용체에 결합하는 signaling peptide로 기능이 알려져 있습니다. 본 연구는 벼 화분의 발아 및 화분관의 길이 성장 과정에서의 RALF peptide의 기능에 대한 내용입니다.
저희는 CRISPR-Cas9을 사용한 돌연변이 연구를 통해 OsRALF17과 OsRALF19가 기능중복성을 가지며 벼 화분의 수화와 발아 및 화분관 길이 성장 과정 모두에서 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 2021년에 저희 연구팀은 벼 화분관 내부의 활성산소 발생을 조절하는 OsMTD2라는 수용체에 대한 논문을 발표하였습니다. 놀랍게도 OsRALF17과 OsRALF19가 이 OsMTD2 수용체의 리간드로 작용함을 단백질 결합 실험(Y2H, BiFC, co-IP)을 통해 확인하였습니다. OsRALF17과 OsRALF19는 성장하는 화분관 끝의 apoplast 공간에서 위치하며 수용체 OsMTD2의 ectodomain과 결합합니다. OsRALF17/19 다중 돌연변이의 성숙한 화분에 대한 전사체 및 단백질체 분석에서 산화-환원 관련된 locus가 공통적으로 감소했고, OsRALF17/19와 OsMTD2 돌연변이의 화분 전사체 분석에서도 산화 스트레스, 산화-환원 관련된 유전자의 발현이 공통적으로 감소하였습니다. 그러나 OsMTD2 돌연변이 화분의 발아율은 OsRALF17 펩타이드의 외적인 처리로 미약하게나마 회복되었고, OsRALF17와 OsRALF19 펩타이드의 처리가 야생형 화분에서 활성산소를 증가시켰기 때문에, 두 RALF가 OsMTD2와의 결합 외에도 추가적 기능이 있을 것으로 예상됩니다. 본 연구는 OsRALF17, OsRALF19 단백질이 이전에 보고된 OsMTD2와 결합한다는 상호 작용을 설명함으로써 벼 화분 발아 연구를 확장 시켰다는 점에서 큰 의미가 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 경희대학교 유전생명공학과 정기홍 교수님과 부산대학교 생명환경화학과 김유진교수님의 지도 하에 수행되었습니다. 그 중 제가 속한 경희대학교 작물시스템유전학연구실 (Crop System Genetics Lab; https://csg.khu.ac.kr/)은 벼 화분의 수화 및 발아와 화분관의 길이 신장에 대한 연구뿐만 아니라 벼의 인산 이용 효율에 대한 연구, 벼 재배 과정에서의 메탄 가스 감축에 대한 연구 등을 진행하고 있습니다. 경희대학교 작물바이오텍연구소는 LMO 논과 온실과 인공환경실을 보유하고 있어서 계절에 관계 없이 매 순간 벼를 키울 수 있다는 장점이 있습니다. LMO 논과 현미경 실이 가까워서 짧은 시간 내에 수화 및 발아를 완료해야하는 벼 화분 연구의 시간적 한계를 많이 극복한 환경이라고 볼 수 있겠습니다. 또한 ‘시스템유전학’ 연구실인 만큼 연구원들이 분자생물학적 실험 외에도 R-studio나 python을 활용한 RNA-sequencing 등의 전사체 분석 경험이 많다는 특징이 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
작물 연구는 기후 변화나 식량 위기 등의 세계적인 문제를 해결할 가능성을 주기 때문에 매력적이며, 그 중에서도 주요 식량 작물인 벼를 연구할 수 있어서 참 기쁘고 자랑스럽습니다. 그리고 학위 과정 동안 여러 교수님들의 지도 하에 팀 수준에서 연구를 같이 진행할 기회를 얻으며 서로의 부족한 점을 보완하고 협업하고 토론하는 것이 중요함을 느꼈습니다. 그 외에도 연구 중에 가설을 설정하고 증명할 때, 결과들이 제 가설을 뒷받침 할 때 정말 행복합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
진학 전에는 절대 코딩을 하지 않고 실험에 전념하겠다는 다짐을 했었습니다... 그러나 연구를 진행할 수록 프로그래밍 언어 및 생물정보학의 이점을 부인할 수가 없습니다... 실험에 기반한 연구를 목표로 학위 과정에 진학하시는 분들도 생물정보학에 대한 기초적인 공부를 하신다면 유전자 연구에서의 신속한 가설 설정 및 접근이 가능할 것입니다. 왜냐하면 본 논문의 주제와 같이 중복 수정에 관련된 유전자들은 서로 기능중복성을 갖는 경우가 많기 때문입니다. 그래서 조직배양에 시간이 많이 걸리는 벼의 경우에 돌연변이를 제작하기 전에 생물정보학을 이용한 예측을 통하면 시행착오를 줄일 수 있습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
남은 학위과정 동안 제가 담당한 프로젝트들을 성공적으로 마무리 지을 수 있게 노력할 것입니다. 대부분이 벼 화분의 발아 및 화분관 길이 성장에 대한 내용으로, 특히 화분관 길이 성장 과정 중 세포 내에서의 이온이나 활성 산소의 변화 등을 세밀하게 관찰하고 화분관 세포벽의 변화 등을 연구하고 있습니다. 화분 연구가 너무 흥미롭고 재미있어서 기회가 닿는 만큼 주제를 이어나가고 싶은데, 학위과정 동안은 화분 세포 하나에 대한 연구였다면 학위 취득 후에는 화분과 난세포 간의 신호 전달 과정에 대한 연구를 수행하고 싶습니다. 기회가 된다면 제작한 여러 웅성불임 돌연변이를 사용한 재배종 간의 잡종 벼 생산에 대한 연구도 도전해보고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
다양한 연구를 접할 수 있는 기회를 주시고, 좋은 결과를 얻을 수 있도록 가능성을 믿어주신 지도 교수님 정기홍 교수님께 진심으로 감사드립니다. 그리고 안정적으로 벼 화분 실험을 할 수 있는 환경을 만들어주신 김유진 교수님께 깊은 감사를 드립니다. 김유진 교수님 옆에서 여러 실험을 배운 덕분에 많이 성장할 수 있었습니다. 또한 언제나 열린 마음으로 조언해주시고 깊은 토론으로 비판적 사고력을 길러주신 홍우종 교수님과, 실험 외적으로 많이 도와주시고 정신적으로 보살펴주신 문선옥 박사님께도 감사를 드립니다. 수경, 욱, 정현선생님을 포함한 작물시스템유전학연구실 구성원 분들과 부산대학교 식물분자생물학실험실의 지현이 에게도 감사를 전합니다.
#Rice
# Pollen
# Peptide
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