세계적 과학 학술지 'Developmental Cell' 최신호에 게재

생명시스템대학 시스템생물학과 양성욱 교수, 조석근 박사 (제 1저자), 최석원 학생은 아르헨티나 CONICET-UNL-FBCB의 Pablo Manavella 교수 연구팀과 공동 연구를 통해  마이크로 RNA의 core processor인 HYL1 단백질은 인산화를 통해 활성화/비활성화 되며,  빛의 유무에 따라 활성화/비활성화 된 HYL1단백질이 마이크로 RNA의 생합성을 조절하는 새로운 매커니즘을 규명하였다. 이 연구는 세계적 국제 학술지인 ‘Developmental Cell’ 온라인 판 (2018년 7월 16일)에 게재되었다. (A Quick HYL1-Dependent Reactivation of MicroRNA Production Is Required for a Proper Developmental Response after Extended Periods of Light Deprivation. Developmental Cell 2018 JUL 46:2).

빛은 식물의 생장에서 가장 큰 영향을 주는 환경적 요인이다. 하지만 종종 식물은 일시적으로 빛을 제한받는 상황에 처하게 된다. 예를 들어, 식물은 밤에 필연적으로 어둠에 노출된다. 또한, 씨가 땅속에서 발아 할 때, 더 큰 식물의 옆에서 자랄 때 식물은 필연적으로 긴 시간 동안 빛을 제한받는 상황에 처하게 된다.

충분히 강한 빛에 노출되지 않으면, 식물은 빛을 찾을 때까지 유전자 발현을 다시 프로그래밍한다. 양성욱 교수 연구팀은 식물이 빛의 전이에 반응하여 마이크로 RNA (miRNA)의 생합성을 변화시키는 것을 밝혔다. 식물에서 빛이 부족한 현상이 비정상적으로 길어질 경우 miRNA 생합성 인자인 HYPONASTIC LEAVES 1 (HYL1)은 분해되지만 인산화로 인해 활성이 없어진HYL1은 핵 내부에서 안정을 유지한다. HYL1의 분해는 유전자 억제(gene silencing)에서 벗어나서, 어둠과 그늘에 대한 적절한 반응을 유발한다. 충분한 빛에 다시 노출되면 HYL1이 빠르게 탈인산화되어 miRNA의 생합성이 활성화되고 빛의 흡수를 최대화하는 발달 프로그램으로 전환된다. 우리 연구 결과는 식물의 명반응 동안 식물의 유전자 억제 기작을 빠르게 제어하는 특별한 조절 메커니즘을 규명하였다.

본 연구는 양성욱 교수 연구팀의 조석근 박사 (제 1저자)가 주도하였고, 박사과정 최석원 학생이 참여하였다(아래 사진). 본 연구는 미래창조과학부가 주관하는 한국연구재단의 중견연구과제의 지원을 받아 수행되었다.