양성욱 교수, 최석원 학생(1저자),
암반응에서 명반응으로 전환 과정에서 전반적인 miRNA의 조절 기작 규명
시스템생물학과 양성욱 교수 연구팀은 헝가리 BRC 센터의 Ferenc Nagy 교수, 아르헨티나 del Litoral 국립대학교의 Pablo Manavella 교수, 덴마크 코펜하겐 대학교의 Stephan Wenkel 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 애기장대가 암반응에서 명반응으로 전환하는 과정에서 miRNA가 미세 조정을 받으며 억제되는 현상과 그 조절 기작에 대해 밝혔다. 이 연구는 Molecular Plant 온라인판(2019년 10월)에 게재되었다. (Light triggers the miRNA-biogenetic inconsistency for de-etiolated seedling survivability in Arabidopsis thaliana, Mol Plant. 2019 Oct 30. pii: S1674-2052(19)30337-5. doi: 10.1016/j.molp.2019.10.011.)
씨앗이 땅 속 깊은 곳에서 발아하게 되면, 빛에 노출되기 위해 씨앗의 양분을 소모하며 땅에 닿을 때까지 hypocotyl이 길어지는 암형태 발생을 하게 된다. 이 때 빛에 노출이 되면 씨앗에 남은 양분을 소모해서 빛에 대비한 준비를 시작한다. 식물이 처음 빛에 노출되었을 때 약 60%의 transcript들이 0증가를 하게 되는데 이 transcript들에서 결국 빛에 적응하기 위한 단백질들이 만들어 지게 되는 것이다. 이때 miRNA의 primary transcript들도 덩달아 크게 증가되게 되는데 이 transcript들에서 miRNA가 정상적으로 만들어지게 되면 타겟 mRNA에 결합하여 빛에 적응하기 위한 단백질이 만들어 지는 것을 저해하게 된다. 식물의 입장에서 바라보면 이는 생존을 위해 필요한 에너지를 불필요하게 소모하는 것이다. 따라서 우리의 결론은 식물이 빛에 처음 노출되면 miRNA 생합성에 필요한 단백질과 miRNA의 재료가 되는 primary transcript들은 크게 증가하지만, miRNA 생합성 효소의 활성을 줄이고 mature한 miRNA를 분해하는 효소를 발현함으로써 miRNA를 미세 조정하면서 효율적으로 빛에 적응할 준비를 할 수 있게 한다는 것이다. 이 연구는 miRNA의 생합성과 광 신호 전달의 관련성을 다시 한번 확인하면서 식물의 초기 생존에서 miRNA의 역할을 명확하게 규명하였다는 점에서 의미가 있다.
본 연구는 양성욱 교수 연구팀의 최석원 학생(제 1저자)이 주도하였고 정현주 박사, 김구민 학생이 참여하였다.