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학술웨비나 - 연구성과
온도센서로 기능하는 광수용체 피토크롬 [Science]
정재훈
 일시 
   2016년 12월 21일 (수) 오후 4시 (한국시간)
 연사 
   정재훈 (University of Cambridge)
세미나 개요
기온의 변화는 식물의 생장과 발달, 분포, 최종적으로 씨앗의 생산량에 큰 영향을 미칩니다. 급격한 지구 기온 상승에 따른 식생의 변화, 곡물 수확량의 감소 등을 고려해 본다면, 식물의 온도반응성 연구는 다가올 미래에서의 인류 번영과 밀접하게 연관된다고 할 수 있습니다. 이렇게 중요한 연구임에도 불구하고, 식물의 온도 감지 메커니즘은 밝혀진 것이 많지 않습니다. 특히 온도센서를 찾고자 하는 노력이 수 십 년간 계속 되었음에서 아직까지 알려진 것이 없는 상태였습니다. 하루동안의 혹은 계절에 따른 기온의 변화가 빛에 의해서 조절된다는 것을 고려한다면, 빛을 인지하는 가장 중요한 요소인 빛수용체 (photoreceptor), 특히 적색광을 감지하는 피토크롬 (phytochrome)이 thermosensor로서 기능할 수 있을 것이라고 가정하고, 연구를 시작하게 되었습니다.

애기장대의 피토크롬 돌연변이체는 저온 (12~17도)에서도 wild-type plant가 고온에서 고온에서 보이는 표현형을 보입니다. 피토크롬 돌연변이체에서는 저온에서도 마치 고온에서 기르는 것과 같은 transcriptome변화가 관찰됩니다. ChIP-seq 분석을 통해서, 피토크롬은 표적유전자의 promoter에 직접 결합을 하며, 이러한 결합 세기가 온도가 증가함에 따라 감소하는 현상을 발견하였습니다. 특히, 길이생장을 유도하는 밤 동안의 transcriptome 변화가 유독 온도반응성을 보인다는 것에 착안하여, 낮에 활성화 된 피토크롬이 밤 동안에 비활성화 되는 과정 (dark reversion process)이 온도에 의해서 조절될 것이라 가정하였습니다. 모델링 작업을 통해서 이러한 가설이 온도에 따른 transcriptome의 변화를 설명하는 데 적합하다는 것을 확인하였고, 온도가 올라갈 수록 dark reversion 속도가 더욱 빨라진다는 것을 in vivo 실험으로 증명하였습니다. 돌연변이체의 표현형에서 부터 피토그롬의 biophysical 변화까지의 모든 데이터 피토크롬 온도센서 로서 기능을 한다는 것을 뒷받침합니다. 이번 발표에서는 이러한 연구내용을 요약 정리하고, 이 연구를 바탕으로 어떠한 후속연구가 가능할 지에 대해서도 이야기해보도록 하겠습니다.

세미나 보기

관련논문 보기
Phytochromes function as thermosensors in Arabidopsis
Science, 18 Nov 2016: Vol. 354, Issue 6314, pp. 886-889 | DOI: 10.1126/science.aaf6005
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