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황건희
황건희(Geonhee Hwang) 저자 이메일 보기
고려대학교
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Trehalose‐6‐phosphate signaling regulates thermoresponsive hypocotyl growth in Arabidopsis thaliana

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

현재 지구 대기 온도 상승과 이상 기온 현상으로 인해 전세계 곳곳에서 작물의 생산량이 감소하면서 주변 온도변화에 따른 식물의 반응을 연구하는 것이 매우 중요하게 생각되고 있습니다. 지난 연구 결과에 따르면, 식물은 주변의 온도가 상승함에 따라 하배축 (hypocotyl)의 길이 생장과 잎이 위를 향해 자라는 반응(hyponasty)을 촉진합니다. 이러한 구조적 형태 변화는 식물의 잎과 잎 사이의 간격을 넓혀 잎 주변의 습도를 낮추며 증산작용을 촉진해 식물체의 온도를 낮춥니다. 이러한 반응은 많은 양의 에너지를 소모하는 비가역적인 반응으로, 온도뿐만 아니라 식물 내부에너지 상태를 고려하여 반응이 조절되어야 합니다. 하지만, 아직까지 그와 관련된 식물 온도 반응의 조절 기작은 잘 알려져 있지 않습니다.

최근 저희 연구실에서는 온도에 따른 식물 반응(thermomorphogenesis)의 핵심 전사 조절인자로 알려진 PIF4(Phytochrome Interacting Factor4)가 식물 내부 에너지 상태를 알려주는 지표가 되는 trehalose-6-phosphate(T6P)에 의한 신호전달 과정을 통해 조절될 수 있음을 보여주었습니다. T6P는 식물의 에너지원인 sugar에 비례한 양으로 존재하는 당이며, 에너지의 양에 따라 인산화 효소인 SnRK1 family의 KIN10의 활성을 조절하는 신호전달인자로서 에너지 항상성 유지에 기여하는 것으로 알려져 있습니다. 실제로, 식물의 개화는 T6P에 의한 신호전달과정을 통해 조절된다고 알려져 있습니다. 이러한 선행연구를 바탕으로, 본 연구에서는 에너지가 부족한 상황에서 T6P가 낮은 수준으로 유지됨에 따라 활성화된 KIN10 kinase가 PIF4 단백질의 안정성을 음성적으로 조절함으로써 식물의 온도 반응(thermomorphogenesis) 조절에 기여한다는 것을 밝혔습니다. 결과적으로, 본 연구는 T6P-KIN10-PIF4 신호 모듈을 통해 식물의 온도에 따른 반응 기작과 에너지 항상성 유지를 위한 신호전달과정이 긴밀하게 연결(Cross-talk) 될 수 있으며, 주변 온도 상승에 따라 식물의 적절한 반응이 유도될 수 있음을 규명하였습니다. 이 연구는 온도내성 작물 시스템 개발 분야에서 고려해야할 중요한 기초 연구로 활용되어 미래 식량 문제 해결에 기여할 것이라 생각됩니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

저는 현재 고려대학교 생명과학부의 오은규 교수님 실험실에 소속되어 있습니다. 본 실험실은 주로 모델 식물인 애기장대를 사용하여 환경변화에 따른 식물의 반응을 분자수준에서 연구하고 있습니다. 최근 합성 생물학 방법을 이용하여 식물의 다양한 신호전달과정을 조절할 수 있는 분자도구를 개발하고 있으며, 만들어진 분자도구를 활용해 새로운 신호전달과정의 분자 기작을 규명하고 있습니다. 또한, 다양한 농업적 형질이 향상된 작물을 개발하고 있습니다(https://matins81.wixsite.com/plant).

저희 실험실에는 연구원1명, 대학원생 5명 그리고 학부생 1명이 있습니다. 구성원들은 교수님의 열정과 성실함을 본받아 뛰어난 연구자로 성장하고자 본인들의 연구에 큰 애착을 가지고 성실히 연구를 수행하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

학부 졸업 연구를 위해 실험실에 들어온 이후 첫번째 메인 연구주제로 저에게 본 연구는 굉장히 의미 있는 주제였습니다. 저는 같은 연구실 친구인 사라와 함께 이 연구를 진행하면서 진정한 과학자의 자세를 배웠고 여러 실험을 배우고 해보면서 연구의 매력을 알게 되었습니다. 식물을 기르고 실험하는 과정에서 예상하지 못한 많은 변수가 있고 모르는 것이 많았던 저는 연구의 시작부터 리비전까지 참 많은 어려움이 있었습니다. 본 연구는 당장 눈앞에 보이는 변화를 주는 연구는 아닐지라도, 생명에 관한 새로운 발견이며 미래 인구의 식량문제 해결에 기여할 수 있는 일이라는 점에서 가치 있는 일이라 생각하고 문제의 실마리를 찾고 하나씩 해결하면서 이 분야를 공부하는 학생으로서 큰 보람과 행복을 느낄 수 있었습니다. 지금까지 끈임없이 많은 가르침을 주신 교수님이 계셨기에 아무것도 몰랐던 제가 연구의 흥미를 느끼고 여기에 글을 올릴 수 있는 것이라 생각하며, 앞으로도 교수님의 과학에 대한 열정을 본받아 이 분야의 진정한 과학자로 성장하고 싶습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

저도 아직 대학원생이라 부족함이 많아서 말씀드리기 어렵지만, 연구는 끈기가 가장 중요한 것 같습니다. 실험과정에는 정말 많은 변수가 존재하며, 많은 시간과 노력을 투자할지라도 예상대로 좋은 결과를 얻는 것은 어려운 일인 것 같습니다. 하지만, 한가지 실험이 예상과 다르게 나오더라도 크게 상심하지 말고, 문제점을 찾고 기록하면서 연구를 이어가면 결국 좋은 결과가 있을 것이라 생각합니다. 이 말은 리비전 기간 동안 지도 교수님께서 저에게 자주 하시던 말씀이며, 저를 포함한 이 분야의 후배들에게 필요한 진정한 연구자의 자세라고 생각합니다. 

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

앞으로도 온도를 포함한 다양한 환경 스트레스에 따른 식물의 반응 메커니즘을 규명하고,   특정 신호전달 과정을 조절할 수 있는 좋은 분자도구를 개발하기 위해 성실히 연구를 진행할 예정입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

배우는 속도가 느린 저에게 이 논문을 시작하고 마무리하는 시간까지 정말 많은 가르침과 믿음을 주신 오은규 교수님 정말 감사합니다. 꾸준한 관심과 열정으로 가르침을 주신 우리 교수님과 함께 연구를 진행한 든든한 사라. 그리고 지칠 때 힘이 되어준 연구실 친구들(정향, 다인, 지윤언니, 혜원언니 등등) 덕분에 이 연구를 진행할 수 있었습니다. 사랑하는 가족과 현민이. 저를 항상 응원해주시고 도움을 주신 여러 지인분들과 인터뷰 기회를 주신 BRIC에게도 감사 인사를 전하고 싶습니다. 많은 응원과 사랑을 받은 만큼 좋은 연구자가 될 수 있도록 더욱 노력하겠습니다.

 등록일 2019-10-01
Category: Developmental_Biology, Plant Science
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