사이토키닌_수송 단백질 발견

출처 : http://www.hellodd.com/?mt=view&pid=48701

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식물 성장 영향주는 호르몬 수송단백질 찾았다

국제공동연구팀, 수송단백질 AtABCG14가 성장호르몬 수송 규명
식물 잎과 줄기 성장 조절로 바이오매스 증대 기대

   

입력 : 2014.04.30|수정 : 2014.05.01

AtABCG14의 기능 모식도. 뿌리중심주를 절단한 단면의 그림에서 보듯 AtABCG14는 사이토카이닌(노란색 원)의 물관적재를 매개하여 지상부로의 원거리 수송을 촉진하며, 이를 통해 지상부의 성장을 조절하는데 중요한 역할을 수행한다.<사진=연구재단 제공>

국제 공동연구팀이 식물의 잎과 줄기 성장을 촉진시키는 수송단백질을 규명했다.

한국연구재단은 이영숙 포스텍 교수가 속한 국제공동연구팀이 식물 뿌리 속 세포에서 합성된 성장환경 호르몬 사이토카이닌이 어떻게 줄기와 잎으로 옮겨가는지에 대한 메커니즘을 규명했다고 1일 밝혔다. 

(왼쪽부터) 고동휘 연구원, 이영숙 교수.

이번 연구는 이영숙 포스텍 융합생명공학부 교수의 주도 아래 고동휘 석·박사통합과정 연구원(제1저자), 키바(Kiba)․사카키바라(Sakakibara) 일본 이화학연구소 박사팀, 마티노이아(Martinoia) 스위스 취리히대 교수팀이 공동으로 수행했다.

식물의 뿌리는 주변 영양분 환경에 관한 정보를 줄기와 잎에 보내 잎과 줄기의 성장을 조절한다. 즉 뿌리 주변에 영양분이 충분해지면 식물성장 호르몬 사이토카이닌이 뿌리에서 만들어져 줄기와 잎으로 이동, 식물의 성장이 촉진된다.
 
연구팀은 애기장대의 뿌리에서 합성된 사이토카이닌을 잎과 줄기로 수송하는데 핵심적 역할을 하는 수송단백질(AtABCG14)을 알아냈다. 또 AtABCG14 단백질을 증가시키면 잎의 성장이 촉진되는 것을 밝혔다.

AtABCG14가 만들어지지 않는 돌연변이체(오른쪽, abcg14)는 뿌리에서 줄기로의 사이토카이닌 수송이 감소하여 잎과 줄기의 생육이 야생종(왼쪽)에 비해 저해됐다.<사진=연구재단 제공>

실험결과 AtABCG14가 만들어지지 않는 돌연변이 애기장대는 정상 야생종에 비해 훨씬 작았다. 
연구팀은 AtABCG14 단백질을 활용해 사이토카이닌 수송을 증가시키면 바이오매스 생산을 위한 다양한 식물품종 개발의 실마리가 될 것으로 기대했다.

실제 방사성 동위원소로 표지된 사이토카이닌의 이동을 추적한 결과 AtABCG14가 만들어지지 않는 돌연변이에서는 잎으로 수송되는 사이토카이닌의 양이 야생종에 비해 감소했다.

이 교수는 "이번 연구 결과를 응용하기 위해서는 관련 유전자를 포플러, 갈대 등 잎과 줄기를 사용하는 작물에 넣어 생장을 살펴보고, 나아가 병 저항성이나 스트레스 내성이 감소하지 않는지 등도 연구할 필요가 있다"고 밝혔다. 

한편 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌연구실지원사업(Global Research Lab)등의 지원으로 수행됐으며, 연구결과는 미국립과학원회보(PNAS) 온라인판 4월 28일자에 게재됐다.

야생종(오른쪽 위)과 AtABCG14의 발현이 상실된 돌연변이체(오른쪽 아래, abcg14) 각각의 지상부와 뿌리를 서로 접붙이는 접목(grafting)을 통해 야생종의 지상부가 abcg14 돌연변이의 뿌리와 연결되는 경우(왼쪽 아래, 야생종/abcg14)는 그 성장이 저해되었으나 abcg14돌연변이의 지상부가 야생종의 뿌리와 연결되면(왼쪽 위, abcg14/야생종) 지상부의 성장이 야생종과 같이 회복되는 것을 관찰했다. <사진=연구재단 제공>