윤대진 건국대 연구팀, 식물 추위 인지 단백질 '호스15' 발견

윤대진 건국대 교수 연구팀이 식물이 추위를 견디는 과정을 규명했다.<사진=한국연구재단>
윤대진 건국대 교수 연구팀이 식물이 추위를 견디는 과정을 규명했다.<사진=한국연구재단>
식물이 추위에서도 견디는 과정이 밝혀지면서 식물 생육 폭이 다양해질 것으로 기대된다.

한국연구재단은 윤대진 건국대 교수 연구팀이 추위에 노출된 식물이 염색체 구조를 변화해 저온 스트레스에 견디는 과정을 규명했다고 30일 밝혔다.

식물은 외부의 환경 변화를 인식하고 신호전달을 통해 생체방어 인자를 활성화하면서 외부 환경에 대응한다. 많은 연구진과 기업이 식물이 어떻게 외부환경을 인식하고 어떠한 생체 방어 시스템을 작동해 스트레스에 견디는가를 연구하고 있지만 분자 수준의 연구는 미미한 상태였다.

연구팀은 식물이 추위에 노출되면 이를 인지하고 반응하는 단백질을 발견하고 이를 호스15(HOS15)라고 명명했다.

호스15 단백질이 추위를 인지하면 DNA를 감싸고 있는 특정단백질을 분해해 염색질의 구조변화를 유도하면서 추위 저항성에 관여하게 된다는 게 연구팀의 설명이다.

평소에는 호스15 단백질이 히스톤 탈 아세틸화 효소와 복합체를 형성해 히스톤을 아세틸화하고 고도로 집적된 형태의 염색질을 만들어 추위 저항성에 관여하는 콜 유전자(COR gene)의 발현을 억제한다.

그러다가 날씨가 추워지면 호스15 단백질이 이를 감지, 유비키틴이3라이가제(CUL4-DDB1-HOS15)로 작동해 히스톤 탈 아세틸화 효소를 분해시킨다. 이후 히스톤이 아세틸화효소에 의해 아세틸화 되고 염색질이 풀린 구조로 재구성되며 콜 유전자(COR gene)가 노출된다. 그 결과 유전자 발현에 관여하는 인자들이 콜 유전자에 결합하면서 냉해 저항성 유전자 발현이 증가돼 식물이 추위를 견딜 수 있게 된다.

이번 연구는 염색질의 구조 조절이 식물환경스트레스 저항성에 핵심적인 역할을 한다는 것을 최초로 밝혔다. 이를 통해 식물의 스트레스 적응 기작 연구의 새로운 방식을 제시했다는 평가다.

윤대진 교수는 "이번 연구는 염색질의 구조 조절이 식물 환경스트레스 저항에 핵심 역할을 한다는 것을 처음으로 밝힌 것"이라면서 "식물생육 북방한계선과 관계없이 추운 지역에서 다양한 작물을 재배할 수 있게 되는데 기여할 것"이라고 연구의의를 설명했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 기초연구사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는  생명과학분야 학술지 PNAS (Proceedings of National Academy of Science USA) 21일 자에 게재됐다.

◆용어설명
▲히스톤 탈 아세틸화 효소(HDAC; histone deacetylase): 염색질 재구성을 일으키는 히스톤 단백질 꼬리부위의 모식 중 하나인 아세틸화를 억제하는 효소다.
 

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