| 초록 |
□ 연구개요 기관 탈리는 탈리 지역에 있는 두 종류의 이웃세포인 잔존세포와 이탈세포의 세포 특이적 활동과 상호작용에 의해 정밀하게 조절되는 세포분리에 의해 달성된다. 잔존세포와 이탈세포의 정체성이 언제 어떻게 결정되며 세포 특이적인 활동이 어떻게 조절되는가를 연구하여 기관 탈리와 탈리 후 발달을 조절하는 원리의 통합적이고 총괄적인 규명, 새로운 생명현상의 원리의 이해, 혁신적이고 독자적인 연구 분야 구축을 목표로 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 다음과 같이 연구를 진행하여 목표하였던 성과를 달성하였다. 1) 단일세포 분석에 의한 발달 단계 특이적 마커 유전자 및 전환분화 조절 주요 전사인자 발굴과 전사 네트웤 규명. -잔존세포 원형질체 순수분리와 단일세포 전사체 분석 방법 확립 -확보한 단일 잔존세포 전사체를 바탕으로, 발달 단계 특이적 마커 유전자 및 전환분화 조절 주요 전사인자 발굴 2) 발달단계 특이적 마커유전자 및 전환분화 조절 주요 전사인자의 발현 양상 분석 -발달 단계 특이적 마커 유전자들의 발현 양상을 비교 분석했고, 잔존세포층에서 차별적 발현 양상을 보이는 4 종의 전사인자 유전자 발굴 . -잔존세포(RECs)들이 여러 층을 이루며, 전이 단계를 거쳐 최외곽 잔존세포들은 표피세포로 전환분화되고 내부세포들은 내부 잔존세포(inner RECs)로 변화됨을 발견. 3) 세포 정체성, 세포 특이적 구조물 형성, 세포분리와 발달을 결정하는 유전자 연구. 세포-세포 간의 상호 소통의 신호 전달체계 연구 -꽃잎과 꽃받침이 떨어진 후 탈리 지역은 오목한 형태에서 볼록하게 세포로 채워지며 잔존세포는 적어도 3층을 이루고 있음. -탈리와 탈리 후 발달 과정에서 세포 정체성과 재분화를 결정하는 전사인자들 규명 4) 발달단계 특이적 miRNA 및 표적 유전자 작용원리 연구 -탈리 조직과 공변세포 발달 단계 특이적인 miRNA profiling 시스템을 확립하였음. -공변세포 발달 단계별 특이적으로 발현하는 miRNA들과 예측된 표적 miRNA들 간의 네트워크 모델을 확립하였고, miRNA399가 inorganic phosphate homeostasis의 중요 조절인자인 PHO2 단백질 분해 효소의 발현을 조절해서 공변세포 발달을 제어하는 메커니즘 규명. 5) 기초 과학발전에 기여 -본 연구과제 수행으로 4편의 SCI 논문을 발표했고 3편의 연구논문 발표를 준비하고 있음. 관련분야 과학발전을 선도한 공로를 인정받아 카길한림생명과학상과 한국식물학회 최우수학술상 포함 5회의 학술상을 수상. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ■ 연구개발성과 활용계획 1) 2022~2023년에“탈리 후 조직발달과정에서 세포정체성 결정과 재분화 관련 유전자 발현 네트워크 규명”과“세포정체성과 세포 특이적인 구조물 생성을 결정하는 전사인자들”을 주제로 총 3편의 SCI 논문을 발표하여 관련분야 발전에 기여. 2)“탈리 지역 잔존세포가 표피세포로 변화하는 과정에서 세포 특이적으로 발현하는 전사인자들의 기능과 전사 네트워크”와“내부 잔존세포가 기여하는 탈리 후 발달 과정과 생물학적 중요성”을 주제로 후속연구를 진행. 3) 본 연구과제에서 확보한 세포 특이적으로 발현하는 유전자와 발달 단계별로 발현하는 유전자들을 활용하여, 기관 탈리와 발달 과정에서 나타나는 특정 단계의 특정 세포들을 표지하기 위한 마커를 개발. ■ 연구개발결과의 중요성 1) 식물의 기관 탈리 후 발달 과정에서 세포들의 정체성과 기능을 결정하는 전사인자들의 정체와 이들 사이의 상호작용을 밝혔고, 궁극적으로 개체의 발달을 조정하는 내제 프로그램과 후성유전학적 조절에 의한 유전자 발현 조절 메커니즘에 대한 이해를 넓혔다. 이는 생존과 번식을 위한 식물의 발달 전략 방안이라는 베일에 싸여 있는 생명현상의 새로운 원리를 규명함과 동시에 독자적 생명과학 연구 시스템을 세계적 수준으로 정립하여 과학계 발전에 크게 기여. 2) 폭발적 인구 증가와 기후 변화가 가져올 식량 위기는 우선적으로 해결되어야 할 문제이다. 많은 작물에서는 바람직하지 않는 과실의 탈리가 일어나는데, 예를 들어 사과와 복숭아의 착과율은 단지 10%를 넘는 정도에 불과하다. 세포분리 연구를 통해 기관 탈리를 적절하게 조절하여 작물의 착과율을 증진시키는 방안과 관련한 원천기술을 확보하는 것은 식량 안보 문제 해결과 미래 산업 창출에 기여할 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
