연구 필요성
식물병원성 곰팡이는 기주 식물의 방어 반응과 온도 변화, 영양 제한, 산화 스트레스 등 끊임없이 변하는 환경에 대응해야 하며, 이러한 스트레스 적응 능력은 생존과 증식, 식물과의 상호작용 및 병원성 발현에 직접적인 영향을 미친다. 세포는 스트레스 상황에서 RNA의 이용과 이동을 재조정해 생존 전략을 마련하지만, 식물병원성 곰팡이에서 RNA가 어떤 원리로 선택·분류되고 세포 내에서 조절되는지, 그리고 스트레스 과립 유사 구조가 이 과정에서 어떤 역할을 하는지는 충분히 밝혀지지 않았다.

연구성과/기대효과
손호경 교수 연구팀은 밀 붉은곰팡이병균을 모델로, 고온 스트레스 상황에서 세포가 RNA를 선택적으로 분류하고 저장·재배치하는 원리를 밝혀냈다. 특히 스트레스 과립 유사 구조에 특정 RNA 집단이 축적되고, 이 과정이 핵 내 RNA 처리 및 이동 조절과 연결됨을 제시함으로써, 스트레스 과립이 단순한 일시적 응집체가 아니라 세포의 스트레스 적응을 조율하는 핵심 조절 구조일 수 있음을 보여주었다.
이번 발견은 곰팡이에서 스트레스 과립과 RNA 대사 조절의 연결 원리를 체계적으로 제시한 중요한 성과다. 향후 기후변화에 따른 고온 환경에서 식물병원균의 생존과 병원성 변화 원리를 이해하고, 병원균의 스트레스 적응 기작을 표적으로 한 새로운 병해 관리 전략을 마련하는 데 중요한 자료로 활용될 것으로 기대된다.

연구 추진 배경, 성과, 기대효과 등
When stress strikes, cells initiate adaptive responses, including perturbation of RNA splicing, modulation of nuclear RNA export, and formation of stress granules (SGs). Despite their central role, the composition and regulation of fungal SGs remain poorly understood. Here, we report the formation of heat shock-induced SG-like structures in Fusarium graminearum. Through purification of SG-like structures followed by RNA-sequencing, we performed a transcriptome-wide characterization of their associated transcripts and found that heat shock induces a distinct enrichment of intron-containing transcripts within SG-like structures compared to physiological conditions. Moreover, these SG-like structures co-localize with the nuclear RNA export factor FgYra1 in the nucleus, linking SG-like structures to the RNA export system. Furthermore, transcripts associated with SG-like structures exhibit distinct nuclear retention behaviors during heat shock, and the loss of FgYRA1 alters nuclear retention in an atypical manner. Together, this study defines the molecular architecture of F. graminearum SG-like structures and highlights their functional relevance in coordinating nuclear RNA export during heat shock.

연구 내용
□ 밀 붉은곰팡이병균 모델에서 스트레스 과립 구조의 순수 분리 및 분석
연구진은 밀 붉은곰팡이병균을 모델로 고온 스트레스에 반응해 형성되는 스트레스 과립 구조를 성공적으로 순수 분리하고, 전사체와 단백질체 수준에서 그 분자적 구성을 체계적으로 분석하였다.

□ 스트레스 조건에서 RNA의 선택적 분류·축적 원리 규명
분석 결과, 고온 스트레스 시 일부 미성숙 RNA가 스트레스 과립에 선택적으로 축적되고 일반 전사체와 구별되는 핵 내 잔류 양상을 보임을 확인하였다. 이는 세포가 스트레스에 대응할 때 유전자 발현량뿐 아니라 RNA의 성숙 상태와 세포 내 위치를 함께 조절한다는 점을 보여준다.

□ 스트레스 과립 형성과 RNA 수송 조절의 연계 제시
연구진은 스트레스 과립의 형성, 특정 RNA의 선택적 축적, 그리고 핵에서 세포질로의 RNA 수송 조절이 서로 연결되어 작동할 가능성을 제시하였다. 이를 통해 식물병원성 곰팡이의 스트레스 적응 과정에서 RNA 대사가 재편성되는 근본적 기작을 밝혔다.

* 논문명: Interplay between stress granule-like structures and nuclear RNA export in a heat shock-specific manner

연구 결과
밀 붉은곰팡이병균을 모델로 한 이번 연구에서는 고온 스트레스에 반응해 형성되는 스트레스 과립 구조를 순수 분리하고, 전사체와 단백질체 분석을 통해 그 분자적 구성과 기능적 특징을 규명하였다. 특히 스트레스 상황에서 일부 미성숙 RNA가 과립에 선택적으로 축적되고, 핵 내 RNA 수송 과정과 연계되어 조절될 수 있음을 확인함으로써, 곰팡이 세포가 RNA의 생성량 변화에 그치지 않고 RNA의 성숙 상태와 세포 내 위치를 정교하게 조절하며 스트레스에 적응한다는 근본적 원리를 제시하였다.