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- 오영준 교수, Cyclin-dependent kinase 5 (CDK5)의 새로운 활성 조절기전의 발굴 및 퇴행성신경계질환에서의 관련성 기반 구축
- 2018-09-28 Cyclin-dependent kinase 5 (CDK5)는 기타의 cyclin 의존성 인산화 효소와는 달리 세포의 분열에는 관련이 없으며 신경계 내에서의 여러 생리활성을 조절하는 것으로 잘 알려져 왔다 . CDK5 는 특히 신경세포의 의 발생 , 분화 및 사멸을 선택적으로 조절하는 기전에 대한 연구가 집중적으로 이루어져 왔다 . 이와 함께 CDK5 의 활성화를 조절하는 기전연구의 일환으로 post-translational modification (PTM)에 대한 연구도 활발하게 진행되어졌으나 주로 인산화나 S-nitrosylation 등에 치중되어져 왔다해도 과언이 아니었다 . 본 연구실에서는 최근에 뇌원천사업의 장기지원하에 CDK5 활성화의 새로운 PTM 기전으로서 acetylation modification 의 중요성을 부각하는 연구에 집중하여 왔다 . 지난 5 년간 이주형박사 , 고연욱 박사과정 및 정유현 박사과정의 학생의 주도하에 최초로 acetyl-modification site 를 규명하였고 (de)acetylation 을 조절하는 효소를 밝혔으며 및 acetyl-modifiation 의 생리학적 병리학적 중요성을 제시하였다 . 이 결과는 9 월 Scientific Reports 에 게재를 하였다 . CDK5 의 acetylation 에 의한 활성화의 조절에는 SIRT1 과 GCN5 가 직접적으로 관여함을 밝혔다 . 구체적으로 신경세포의 핵에 존재하는 GCN5 에 의해 K33 site 가 acetylation 이 되면 이는 CDK5 의 활성화가 소멸는 결과로 이어지며 반대로 SIRT 에 의한 deacetylation 은 CDK5 의 활성도를 높인다는 새로운 가설을 제시하였다 . 그림에서 보는 바와 같이 CDK5 의 활성화는 아직 밝히지 못한 특정 핵내기질의 인산화를 촉진하며 이는 궁국적으로 신경세포상장인자인 BDNF 의 transcription 을 증가시킴으로서 신경세포의 분화를 유도하며 발생단계에서 신경세포의 기능과 신경세포간 synapse 형성에 중요한 event 인 neuritogenesis 로 이어짐을 밝혔다 . ※ Nature 자매지 「Scientific Reports 」誌 게재 ('18.09) 왼쪽 줄 첫번째가 고연욱 오른쪽 맨 뒷줄이 정유현
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 김지현 교수, 한국미생물학회 학술대상 수상
- 2018-05-29 시스템생물학과 김지현 교수는 사단법인 한국미생물학회에서 주관하는 2018년 정기학술대회에서 대상을 수상하였다. 사단법인 한국미생물학회는 1959년에 설립된 대학민국 최초의 미생물관련 학회로 해마다 미생물학 분야 발전에 공헌한 연구자 1명을 선정하여 그 업적을 포상하고 있다. 김지현 교수는 미생물 유전체 분석 및 합성 생물학 분야에서 뛰어난 공로를 인정받아 올해의 대상 수상자로 선정되었다. http://www.msk.or.kr/msk/award/award_1.asp - 한국미생물학회 시상 사업 http://www.msk.or.kr/msk/board/notice_view.asp?NBIDX=510 - 한국미생물학회 수상자 안내
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 김응빈 교수님 저서, 나는 미생물과 산다, 5월의 과학책으로 선정
- 2018-05-16 알라딘 선정, 5월의 과학책으로 '나는 미생물과 산다, 김응빈 지음' 선정되었다. 나는 미생물과 산다 김응빈 지음|을유 문화사 미생물에게 더불어 살아가는 지혜를 배운다 미생물 박사 김응빈 교수가 미생물을 쉽고 재미있게 설명한 과학 교양서가 나왔다. 최근 문제시 되고 있는 병원내 감염이나 조류독감 등 미생물과 관련된 시의성 있는 주제부터 지구에 산소를 처음 선물한 시아노박테리아, 방사능을 잡아먹는 데이노코쿠스 라디오두란스 등 호기심을 자극하는 미생물 이야기까지 유익성과 재미를 동시에 살렸다. http://www.aladin.co.kr/events/wevent.aspx?EventId=177612&start=we
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 장연규 교수, 김민성 박사, 조혜인 학생, 히스톤 탈메틸화 효소의 저해제인 JIB-04의 대장암 암줄기세포 선택적 살상 효과 규명.
- 2018-05-02 시스템생물학과의 장연규 교수 연구팀은 국립암센터 박은정 박사팀과 중국 연변의대 김연화 교수와의 협력연구를 통해 대장암세포에서 히스톤 탈메틸화효소 (histone demethylase) 저해제인 JIB-04 가 윈트 /베타 -카테닌 (Wnt/β-Catenin)을 통한 신호전달과정을 저해함으로써 암줄기세포 (cancer stem cells)의 생존율과 증식을 선택적으로 감소시킬 수 있다는 사실을 밝혔다 . 일반적으로 대장암은 내시경을 통한 조기검진으로 예방과 치료율이 좋은 암종으로 인식되고 있다 . 하지만 현재 우리나라는 서구식 식습관의 대중화로 인해 대장암 발병률이 세계에서 1 위를 기록하고 있으며 , 대장암 환자의 약 20% 가량은 재발로 인해 생명의 위협을 받는 실정이다 . 화학 요법을 포함한 다양한 암치료법에도 불구하고 , 여전히 재발의 요인인 암줄기세포를 포함한 악성암세포의 완전한 제거에는 많은 어려움을 겪고 있다 . 암줄기세포는 암 조직에서 극소수집단으로 존재하지만 일반 줄기세포와 유사하게 자기 재생 능력과 분화능을 가지고 있으며 , 또한 항암제에 대한 높은 저항성이 있어 전이와 재발의 원인으로 주목받고 있다 . 따라서 이러한 암줄기세포를 선택적으로 제거하기 위한 다양한 연구가 절실한 실정이다 . 대장암의 암줄기세포에서는 CD133, CD44, CD24, LGR5 등과 같은 세포 표면분자와 약물 저항성의 원인인 약물 반출 운반체 ALDH1, ABCG2 등의 발현이 증가한다 . 이 중 대다수는 윈트 /베타 -카테닌에 의해 조절을 받는 유전자로 알려져 있기 때문에 윈트 (Wnt)에 의해 매개되는 신호전달과 베타 -카테닌 (β-Catenin)을 통한 유전자 발현조절이 대장암의 악성화와 밀접한 연관이 있을 것으로 보인다 . 또한 최근 후성유전학의 발전으로 유전자별 전사조절 부위의 염색질 (또는 염색체 ) 구조변화가 유전자 발현조절의 핵심 분자스위치로작용한다는 것을 이해하게 되었다 . 특히 염색질 구성성분인 히스톤 단백질에 메틸기 (CH 3 )와 같은 암호를 심거나 제거하는 히스톤 메틸화효소와 히스톤 탈메틸화효소의 상호작용이 전사조절의 핵심스위치로 작용한다 . 장연규 교수 연구팀은 암줄기세포 증식에 선택적으로 영향을 주는 약물을 후성유전학적 조절인자 저해제를 대상으로 탐색한 결과 , 히스톤 탈메틸화효소 저해제인 JIB-04 가 가장 우수한 약물임을 확인하였다 . 추가 검증을 통해 JIB-04 를 대장암 세포주에 처리했을 때 일반 암세포의 생존력은 크게 저해되지 않으나 대장암줄기세포의 주요 표지분자들의 발현양이 크게 감소하는 것을 통해 JIB-04 가 대장암줄기세포에 선택적으로 작용한다는 것을 확인하였고 , 이것이 윈트 /베타 -카테닌 (Wnt/β-Catenin) 신호전달경로를 저해하여 유도되는 효과임을 알아냈다 . 그 결과 , JIB-04 가 대장암줄기세포의 자기재생 능력을 저해시키고 종양형성 개시 능력을 현저하게 감소시킨다는 것을 밝혔으며 , 또한 이러한 효과가 세포주에서 뿐만 아니라 생체 내에서도 나타난다는 것을 마우스 실험을 통해 증명하였다 . 따라서 본 연구에서 발굴한 JIB-04 와 같은 대장암줄기세포에 선택적인 새로운 약물이 대장암 치료에 활용된다면 암의 재발 방지와 함께 암환자의 생존율 제고에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다 . 본 연구는 교육부의 BK21 플러스와 과학기술부의 중견연구과제와 선도연구사업 (SRC)의 지원을 받아 수행되었으며 , 국제 학술지인 Scientific Reports 의 2018 년 4 월 26 일자 온라인판에 게재되었다 . [참고문헌 : Scientific Reports vol.8, 6611 (2018), doi:10.1038/s41598-018-24903-0]
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 정인권 교수 연구팀, 세포노화과정에서 활성산소종 생성 기작 규명
- 2018-03-28 생명시스템대학 시스템생물학과 정인권 교수 , 정미선 대학원생 , 김미경 연구교수는 인간세포 노화과정에서 활성산소종 (ROS, reactive oxygen species)이 발생하는 새로운 메카니즘을 규명하여 생화학 및 분자생물학 분야의 세계적 국제 학술지인 ‘Nucleic Acids research (Impact factor 10.162)’ 온라인판에 게재하였다 . (Loss of RNA-binding protein HuR facilitates cellular senescence through posttranscriptional regulation of TIN2 mRNA. Nucleic Acids Research. 2018. 3) ROS 가 세포 및 개체 수준에서 노화를 유발한다는 사실은 오랫동안 알려져 왔지만 세포노화과정에서 활성산소종이 발생하는 분자기작에 대해서는 알려져 있지 않다 . 타겟 mRNA 에 결합하여 유전자 발현을 조절하는 HuR 단백질은 세포노화과정에서 발현양이 감소함이 알려져 있고 텔로미어가 비정상적으로 작동할 때 세포노화가 유도되기 때문에 본 연구에서는 텔로미어 결합단백질 및 텔로머라제 구성단백질 중에 HuR 의 타겟 유전자가 존재하는지 조사하였다 . 흥미롭게도 텔로미어에 결합하는 6 개 단백질 (shelterin) 중에서 TIN2 mRNA 의 3’UTR(untranslational region)에 HuR 가 결합하여 유전자 발현을 억제함을 발견하였다 . 노화된 세포에서 HuR 의 발현양이 감소하면 TIN2 mRNA 가 안정화되고 TIN2 단백질 발현양이 증가하게 된다 . 그러나 이런 상황에서도 핵 내로 이동하는 TIN2 양은 변화가 없으나 증가된 TIN2 는 미토콘드리아로 이동하여 ROS 생성을 촉진시킨다는 사실을 최초로 발견하였다 . 이 결과는 shelterin 구성단백질인 TIN2 가 텔로미어를 안정화시키는 기능 외에 미토콘드리아에서 ROS 를 생성하는 이중기능을 수행함으로써 텔로미어와 미토콘드리아의 기능이 서로 연결되어 있음을 나타내고 있다 . 본 연구결과를 통해 정상 체세포에서는 TIN2 의 미토콘드리아 기능을 억제하여 세포노화를 지연시킬 수 있으며 암세포에서는 TIN2 기능을 촉진시켜 새로운 항암전략으로 유용하게 활용할 수 있는 길이 열리게 되었다 . 본 연구는 정인권 교수 연구팀의 이지훈 박사 (현재 U. of Texas at San Antonio 연구원 )와 정미선 석ㆍ박사 통합과정 학생이 주도하였고 홍주영 박사 (현재 U. of Texas at San Antonio 연구원 )와 김미경 연구교수가 공동연구원으로 참여하였으며 , 과학기술정보통신부가 주관하는 한국연구재단 의 바이오 ·의료기술개발사업 및 당수식화 연구센터 (GNRC) 사업으로 수행되었다 . 정상적인 TIN2 단백질은 핵 (DAPI)과 미토콘드리아 (TOM20)에 모두 위치하고 있으나 TPP1 과 결합하지 못하는 TIN2 돌연변이 단백질 (F37D/L38E 와 L48E)은 미토콘드리아로만 이동하고 MTS(mitochondria targeting sequence)가 없는 돌연변이 단백질 (L48E)은 핵으로만 이동한다 . 미토콘드리아로 이동한 TIN2 는 ROS 생성을 촉진하여 세포노화를 유도하게 된다 . 왼쪽부터 김미경 연구교수 , 정인권 교수 , 정미선 대학원생
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 김우택교수, 공헌교수상 수상
- 2018-03-16 김우택 교수가 탁월한 교육 , 연구 , 봉사업적으로 학교발전에 기여한 공로를 인정받아 연세대학교 공헌교수상을 수상하였다 . 시상은 지난 2 월 1 일 경주에서 개최되었던 교직원 수양회에서 있었다 . 올 시상식에서는 총 2 명의 교수가 59 세 트랙으로 공헌교수상을 수상하였다 . 공헌교수상은 53 세와 59 세 해당되는 교수를 대상으로 선정하며 1 호봉 특별승봉의 혜택이 퇴직시까지 부여된다 .
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 박보연 교수, 최현진 학생 (제 1저자), 만성감염바이러스의 면역회피 유도 단백질 발견 및 기전 규명
- 2018-01-12 세계적 과학 학술지 ‘Nature Communications’ 최신호에 게재 생명시스템대학 시스템생물학과 박보연 교수 , 최현진 학생 (제 1 저자 )은 헤르페스 바이러스 군에 속하는 인간거대세포바이러스 (Human cytomegalovirus, HCMV) 감염 시 숙주의 면역 회피를 유도하는 HCMV 유래 단백질 발견 및 항 바이러스 면역 억제 기전을 밝혀 세계적 국제 학술지인 ‘Nature Communications’온라인 판 (2018 년 1 월 9 일 -한국시간 )에 게재되었다 . (Human cytomegalovirus-encoded US9 targets MAVS and STING signaling to evade type I interferon immune responses. Nature Communications 2018 Jan 9:125 ). 인체는 바이러스 감염 시 항 바이러스 면역 반응을 강력하게 유도할 수 있는 핵심면역 물질인 인터페론 (Interferon)을 분비하여 바이러스의 증식을 억제시키고 숙주의 방어 시스템을 활성화시킨다 . 하지만 헤르페스 바이러스와 같은 만성 감염 바이러스는 숙주의 강력한 면역 반응을 무력화시킬 수 있는 다양한 바이러스 단백질을 생성하여 인체 내에서 장기간 생존할 수 있고 이로 인해 암 , 퇴행성 신경질환 , 감염질환 등 다양한 면역 질환을 유도할 수 있다 . 현재 세계 인구의 약 60~70% 정도가 HCMV 에 감염되어 있고 , 특히 면역 발달이 미숙한 신생아 혹은 면역 시스템이 약화된 환자 (예 : 장기이식 및 AIDS 환자 및 노인 등 )에서의 HCMV 의 감염은 치명적인 면역 질환을 유도할 수 있다 . 하지만 현재 HCMV 의 치료용 백신은 개발 되지 않았으며 , 또한 HCMV 바이러스의 분자 세포 면역학적 메커니즘의 연구는 매우 부족한 실정이어서 바이러스 진단 및 치료제 개발에 어려움이 있었다 . 박보연 교수 연구팀은 HCMV 바이러스가 독자적으로 만들어내는 “US9” 라는 단백질이 인체 내 항 바이러스 활성 기전에 필수적인 미토콘드리아의 및 소포제의 면역 센서를 통한 면역 활성 경로를 선택적으로 방해하여 인터페론 분비를 억제할 수 있는 새로운 바이러스 면역 회피 기전을 최초로 밝혔다 (그림 1). 본 연구 결과를 통해 향후 만성 바이러스 치료제 및 자가면역질환 신약개발에 유용하게 활용될 것으로 기대되며 , 또한 만성감염 HCMV 바이러스의 면역 억제 기전 및 특이적 바이러스 단백질을 이용하여 과도한 면역 활성으로 인해 유도되는 암 , 자가면역질환 및 퇴행성 신경질환 등의 면역질환 치료제 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다 . 본 연구는 박보연 교수 연구팀의 석 ·박사 통합과정 최현진 학생 (제 1 저자 )이 주도하였고 , 국립 암 센터 선임연구원 이성욱 박사가 참여하였다 . 본 연구는 미래창조과학부가 주관하는 한국연구재단의 중견연구자지원사업 전략연구 및 성과확산 , 보건복지부의 질병중심 중개기반연구사업으로 수행되었다 . 그림 1. HCMV 바이러스 단백질 US9 의 면역 회피 기전 모식도
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 장연규 교수, 이진아 대학원생, 마우스 배아줄기세포의 분화과정에서 Tousled-like kinase 1의 기능 규명
- 2018-01-12 장연규 교수 , 이진아 대학원생 , 마우스 배아줄기세포의 분화과정에서 Tousled-like kinase 1 의 기능 규명 시스템생물학과의 장연규교수 연구팀은 마우스 배아줄기세포에서 단백질 인산화 효소인 Tousled-like kinase 1(Tlk1)이 Oct4, Sox2, Nanog 등의 전분화능 핵심전사인자들의 음성적 조절자로서 작용하여 정상적인 분화조절에 중요하다는 사실을 밝혔다 . 기존에 Tlk1 은 세린 /트레오닌 인산화 효소로서 초파리와 예쁜 꼬마선충 그리고 식물에서 발달과 관련한 기능이 알려져 있었으나 줄기세포에서의 기능은 밝혀져 있지 않았다 . 마우스 배아줄기세포는 전분화능과 자기복제능을 가지고 있는데 Tlk1 의 발현을 인위적으로 감소시킨 돌연변이세포에서는 분화신호가 있어도 정상적인 분화유도가 진행되지 않는 결함을 보인다 (그림 참조 ). 이런 분화유도 실패와 일치되게 Oct4 등의 전분화능 핵심전사인자의 발현이 비정상적으로 높게 유지됨을 확인하였다 . 흥미롭게도 Tlk1 의 과발현은 미분화 배양조건에서도 전분화능 핵심전사인자들의 발현을 감소시키며 , G 2 /M 기에 정지된 세포집단의 증가로 인한 심각한 세포증식 저해와 함께 세포사멸도 유도된다는 사실을 알게 되었다 . 이와 같은 Tlk1 과발현 줄기세포에서 관찰된 세포주기의 G 2 /M 기 정지는 유사분열 표지자인 히스톤 H3-Ser10 인산화 수준의 현저한 증가와 세포주기 조절인자인 Wee1 과 CDK1-Tyr15 인산화 수준의 감소양상과 일치하였다 . 본 연구의 의의는 단백질 인산화 효소인 Tlk1-의존적인 세포주기 조절은 생쥐 배아줄기세포의 분화과정 동안 세포운명 결정에 중요하다는 것을 처음으로 밝힌 점이다 . 이상의 연구결과는 “Scientific Reports”온라인 (1 월 10 일자 -한국시간 )판에 게재되었다 (Tousled-like kinase 1 is a negative regulator of core transcription factors in murine embryonic stem cells. Scientific Reports 8, 334; DOI:10.1038/s41598-017-18628-9 ). [본 연구는 미래창조과학부가 주관하는 한국연구재단의 연구비 [No.201 1-00 30049 &No. 2016R1A2B1012050 ]와 BK21-플러스 프로그램의 지원 하에 수행되었다 ].
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 배현숙 교수팀, 식물 세포 내 에너지 고갈 상태에서 단백질 합성을 조절하는 새로운 유전자군 발견
- 2018-01-04 시스템생물학과 배현숙 교수팀이 식물이 밤과 같은 에너지가 부족한 상태에 적응하는데 중요한 역할을 수행하는 새로운 유전자군을 발굴하고 기능을 최초로 규명했다. 식물은 광합성을 통해 유기물질을 생성하므로 빛의 정도와 세기를 감지하여 세포의 대사과정을 조절하고 당분의 저장과 분배를 효율적으로 할 수 있도록 진화해왔다. 광합성으로 주 에너지를 생산하는 고등식물의 경우 매일 밤낮이 반복되는 환경에 적응하기 위하여 반복적으로 이화작용과 동화작용을 미세하게 조절해야 하는데 , 이 중 대표적인 동화작용인 단백질 합성은 많은 양의 세포 내 에너지를 필요로 하므로 빛이 부족한 야간에는 매우 엄격하게 조절되어야 한다 . 배현숙 교수팀은 이러한 에너지 결핍 상태에서의 단백질 합성을 효과적으로 조절하는 새로운 유전자군 (MRF family)을 발견하여 그 기능을 최초로 규명하였다 . 이는 빛 혹은 당분이 고갈된 조건에서 발현이 증가되는 유전자군으로 에너지가 결핍 된 조건에서 독특하게 단백질합성을 조절한다는 사실을 밝혀내어 식물분야 최고 권위지인 ‘The Plant Cell’지 2017년 11월 호에 게재되었다 . (Lee et al., MRF Family Genes Are Involved in Protein Translation Control, Especially under Energy-Deficient Conditions, and Their Expression and Functions Are Modulated by the TOR Signaling Pathway. The Plant Cell 2017 Nov. 29: 2895–2920). 특히 연구팀은 다양한 대사조절에 관여하는 TOR 신호전달과정에 의해 이 유전자군 발현이 조절되며 리보솜과의 결합 친화도 또한 인산화를 통해 조절됨을 밝혔다 . 배현숙 교수팀은 식물의 에너지 결핍 상태에서의 단백질 합성에 대한 연구는 기존에 연구가 되어있지 않았던 분야로 특별한 조건에서의 단백질 합성에 대한 연구가 시스템 수준에서의 식물연구에 패러다임확장을 제시할 것으로 기대된다고 연구의 의의를 설명했다. 한 예로 애기장대의 개화시기 조절 또한 MRF 유전자군의 기능여하에 따라 차이를 보이는 것을 발견하였고 이는 기존에 전사조절 수준에서만 연구가 되었던 식물 개화시기 조절이 단백질 번역 수준에서도 조절 될 가능성을 제시하였다 . 연구팀은 이러한 결과를 경엽채소 (상추 , 배추 등 )등에 도입한다면 개화시기와 노화를 지연시켜 상품성 향상에 기여할 수 있을 것으로 설명했다 . 본 연구는 배현숙 교수 연구팀의 이두화 석ㆍ박사 통합과정 학생(제 1저자 )이 주도하였고 같은 연구팀의 박승준 석ㆍ박사 통합과정 학생과 안창숙 박사후 연구원이 공동연구로 참여하였다 . 본 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 (핵심연구 ), 농촌진흥청의 식물분자육종사업단 및 시스템합성농생명공학사업단의 지원으로 수행되었다 . 야생형 식물과 MRF 유전자의 발현이 저하된 식물과 MRF 유전자가 과발현된 식물의 리보솜 프로파일링 결과 . (푸른선 ) 빛과 당분 공급 후 각 식물체에서의 리보솜 프로파일링 결과 . (붉은선 ) 빛과 당분 공급 중단 후 식물체에서의 리보솜 프로파일링 x`과 . 빛과 당분이 공급이 원활한 조건에서는 야생형과 MRF 돌연변이체의 리보솜 프로파일링 결과의 차이가 없었으나 , 빛과 당분 공급을 중단한 에너지 결핍상태에서 MRF 결핍 식물체의 모노리보솜 피크가 야생형보다 감소하였고 MRF1 과발현 식물체의 모노리보솜 피크가 야생형보다 증가하였다 .
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 김우택 교수, 양성욱 교수, 김종흠 박사, 미국 국립과학원 공식 학술지 Proceedings of National Academy of Science USA (PNAS)지에 논문발표
- 2017-11-15 - 이상기후 감지 단백질 품질제어 유전자 기술 첫 개발 - 환경 스트레스 대응 신기능 작물 개발 기대 가뭄 , 고온 , 냉해 , 홍수와 같은 이상기후 재해는 식량작물에 심각한 악영향을 주고 있기 때문에 열악한 환경에서도 잘 자랄 수 있는 신기능 작물 개발이 세계적인 연구과제로 대두되고 있다 . 시스템생물학과 김우택 , 양성욱 교수 공동 연구팀 (공동 제 1 저자 김종흠 , 조석근 박사 )은 식물세포에서 이상기후 스트레스를 감지하여 단백질 품질제어 반응을 조절하는 MPSR1 유전자를 발견하고 , 이 유전자가 세포내 기능이 상실된 변성 단백질을 특이적으로 제거하여 식물의 생존성을 높이는 핵심 유전자임을 규명하였다 . 본 연구 결과는 미국 국립과학원 공식 저명 학술지 Proceedings of National Academy of Science USA (PNAS; SCI impact factor 9.661, 5-year impact factor 10.4, eigenfactor 1.2) 온라인 11 월 최신판에 게재되었다 . 식물이 가뭄 , 고온 , 고염 , 중금속 등 다양한 환경 스트레스를 받게 되면 생체 내 중요 기능을 담당하는 단백질의 구조가 변성되어 그 기능을 상실하게 되며 , 그 결과 생존을 위협받게 된다 . 김우택 , 양성욱 교수팀은 환경 스트레스를 인식하고 스트레스에 의해 기능이 상실된 세포내의 변성단백질을 제거하는 MPSR1 유전자를 찾았고 , 이 유전자가 단백질 품질제어 반응을 조절하여 식물이 이상기후 스트레스에 대응한다는 사실을 확인하였다 . 김우택 , 양성욱 교수팀은 MPSR1 유전자를 과발현하는 식물체는 환경 스트레스를 보다 효과적으로 인식하며 동시에 변성단백질을 빠른 시간 내에 제거함으로써 다양한 환경 스트레스에 대한 생존율이 야생형에 비해 월등히 높다는 사실을 확인하였다 . 반면 MPSR1 유전자의 기능이 상실된 식물체는 환경 스트레스에 매우 취약하여 낮은 생존율을 보임을 발견하였다 . 또한 MPSR1 단백질은 스트레스가 없는 조건에서는 자가 조절 (self-regulatory) 반응을 통해서 스스로의 기능을 억제하고 있다가 , 식물 세포가 스트레스를 받으면 , 스트레스를 감지 (sensing)하고 , 이를 통해 변성단백질을 특이적으로 분해함으로써 세포 내의 기능이 상실된 이상 단백질 축적을 억제한다는 사실을 밝혔다 . 김우택 교수는 “이번 연구를 통해 그동안 연구되지 않았던 식물의 이상기후 대응 단백질 품질제어 핵심 조절 유전자의 기능이 규명되었다 ”고 하며 “본 연구의 결과를 벼와 같이 가뭄에 취약한 식량작물과 고온에 취약한 엽채류 (배추 , 상추 등 )에 응용한다면 이상기후 스트레스에 대응하는 신기능 작물 개발의 가능성을 열어 이 분야의 세계적 경쟁력 확보가 기대된다 .”라고 연구의 의의를 설명했다 . PNAS 논문 공동 책임저자인 시스템생물학과 김우택 교수 (앞줄 오른쪽 )와 양성욱 교수 (앞줄 왼쪽 ), 공동 제 1 저자인 김종흠 박사 (뒷줄 왼쪽 첫 번째 )과 조석근 연구교수 (뒷줄 오른쪽 두 번째 ), 공동저자인 유문영 박사 (뒷줄 왼쪽 두 번째 )와 오태린 박사과정 연구원 (뒷줄 오른쪽 첫 번째 ). (그림 ) 야생형 식물과 과발현 식물의 단백질 이상 스트레스 조건에서 생존성 실험 결과 . (위 ) 애기장대 야생형 식물과 과발현 식물의 정상 배양 조건에서의 생존성 실험 결과 . (아래 ) 애기장대 야생형 식물과 과발현 식물의 단백질 이상 스트레스 배양 조건에서의 생존성 실험 결과 . 단백질 이상 스트레스를 유도하기 위해서 단백질의 변성을 야기하는 AZC 시약을 처리하였다 . MPSR1 유전자를 과발현하는 형질전환 식물은 단백질 이상 스트레스에서 강한 생존성을 나타내었다 . 출처 : http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2017/11/13/0200000000AKR20171113146000063.HTML?input=1195m 연합뉴스
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19