전남대 바이오에너지공학과 김정묵 교수 연구팀이 식물 저온 반응과 사이토키닌 호르몬의 분자적 연결고리를 규명하는 논문을 발표했다.
연구팀은 식물이 저온 스트레스 신호를 인지하고, 이를 식물의 생장과 발달을 조절하는 호르몬인 사이토키닌의 세포 신호 전달로 전환하는 과정에 집중했다. 이를 통해 주요 전사인자인 ARR1 단백질의 세포 내 활성화 분자 기작을 밝혀내 저온 반응과 호르몬 신호 전달 경로 간의 분자적 연결고리를 밝혀냈다.
김정묵 교수는 이전 연구에서 저온과 사이토키닌 호르몬이 신호 수용체 단백질과 인 화합물 전달 단백질을 통해 ARR1 전사인자를 활성화하며 식물의 생장과 저온 저항성을 조절한다는 사실을 밝혀낸 바 있다.
이번 연구에서는 ARR1 단백질이 신호 요인에 의해 인산화되고, 단백질 형태 변화가 유도되면서 HPY2라는 효소와 상호작용하여 SUMO 단백질을 ARR1에 접합시키며, 이를 통해 염색질 상에서 화학적 변이를 일으켜 표적 유전자들을 활성화하고, 식물의 반응을 유도하는 분자 기전을 새롭게 확인했다.
이 연구는 식물 생리학에 대한 이해를 분자 수준에서 크게 높였을 뿐 아니라, 저온 저항성을 높이는 새로운 농업 기술 개발을 돕는 기초 자료로도 활용성이 높다.
특히, 최근 급격한 기후 변화로 고온 또는 저온으로 인해 식물의 스트레스로 작물의 수확량 감소가 전 세계적으로 발생하고 있는 가운데, 이 연구는 기후 변화에 대응하는 기초 지식을 제공한다는 측면에서 더욱 큰 의미를 지닌다.
이 연구는 한국연구재단 연구비 지원으로 수행되었으며, 김정묵 교수가 연구 책임저자로, 강나영 연구원과 김민정 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 식물학 분야 저명 학술지인 ‘플랜트 셀(Plant Cell, IF=12, JCR상위 2.3%)’ 5월 31일 온라인판에 게재됐다.
