양성욱 교수 연구팀, 크로마틴 변형 복합체가 식물 호르몬인 아브시스산 (ABA)에 반응하여 microRNA 발현을 조절함을 규명

시스템생물학과 양성욱 교수 연구팀은 건국대학교 윤대진 교수 연구팀, 아르헨티나 Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (CONICET-UNL) Pablo A. Manavella 박사 연구팀과의 공동 연구를 통해 HOS15-HDA9 크로마틴 변형 복합체가 HYL1과 결합하여 ABA 처리 하에서 microRNA (miRNA) 발현을 억제함을 규명하였다. 본 연구는 미국식물학회 (American Society of Plant Biologist)에서 발행하는 식물학 분야 저명 학술지인 ‘The Plant Cell’지에 (5-year IF: 12.796) 2023년 5월 게재되었으며, 독창성과 우수성을 인정받아 ‘in brief’로 선정 및 소개되기도 하였다. (The HOS15-HDA9 complex associates with HYL1 to modulate miRNA expression in response to ABA signaling. The Plant Cell. 17 May 2023. Online ahead of print. https://doi.org/10.1093/plcell/koad132).

miRNA는 21-24 뉴클레오타이드의 길이를 가지는 작은 비번역 RNA로 생체 내 mRNA 침묵과 번역 억제에 중요한 역할을 한다. 식물에서 miRNA는 RNA polymerase II에 의해 전사되고 DCL1, HYL1, SERRATE를 핵심 인자로 갖는 마이크로프로세서에 의해 프로세싱 된다. 식물에서의 항상성 유지와 적절한 발달 프로그래밍을 위하여 마이크로프로세서 및 miRNA는 전사 및 전사 후 단계에서 매우 엄격하게 조절되고 있다. 식물이 환경 스트레스에 노출되었을 때 miRNA는 유전자 발현 조절의 핵심적인 역할을 한다.

본 연구팀은 forward genetic 스크리닝을 통해 스트레스 반응 복합체로 잘 알려진 HOS15-HDA9 복합체가 miRNA 생합성에 관여함을 확인하였다. 이에 HOS15-HDA9 복합체와 miRNA 생합성 경로에서의 작용 메커니즘 및 마이크로프로세서와의 관련성을 확인하고자 하였다. 이에 더해, HOS15-HDA9 복합체가 식물에서의 스트레스 관련 호르몬인 ABA signaling 하에서의 miRNA 발현 조절 주요 인자인지를 확인하고자 하였다.

그 결과, 본 연구팀은 HOS15-HDA9 복합체가 HYL1과 결합하며, ABA 처리 하에서 miRNA 발현의 조건적 억제자로 작용함을 확인하였다. 또한, HYL1과 초기 pri-miRNA (nascent primary miRNA)의 결합이 HOS15-HDA9 복합체를 miRNA 유전자 loci에 위치할 수 있도록 하고, 그 결과 HOS15-HDA9 복합체가 miRNA 발현을 억제하며 pri-miRNA 프로세싱을 저해함을 확인하였다. 따라서, 본 연구 결과는 초기 pri-miRNA가 miRNA 유전자 loci에 전사 조절자들을 위치할 수 있도록 하는 스캐폴드로 작용, miRNA의 전사 및 프로세싱을 조절할 수 있음을 보여주었다.

참여 저자: Junghoon Park†, Axel J Giudicatti†, Zein Eddin Bader†, Min Kyun Han†, Christian Møller, Agustin L Arce, Zheng-Yi Xu, Seong Wook Yang*, Pablo A Manavella*, Dae-Jin Yun* (†: 공동 제1저자, *: 교신저자)

상단: (좌측 상단부터 시계방향으로) 공동 제1저자 박정훈 박사, Axel J Giudicatti 학생, Zein Eddin Bader 박사, 한민균 학생, 공동 교신저자 윤대진 교수, Pablo A Manavella 박사, 양성욱 교수

하단: ‘The Plant Cell’ 지에 in brief로 소개된 본 논문의 모식도 (https://doi.org/10.1093/plcell/koad135)