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- 김지현 교수, 제64회 대한민국학술원상 수상
- 2019-09-25 대한민국학술원 (회장 김동기 )은 연세대학교 시스템생물학과 김지현 교수를 제 64 회 대한민국학술원상 자연과학기초부문 수상자로 선정하고 , 2019 년 9 월 17 일 (화 ) 오후 2 시 , 대한민국학술원 대회의실에서 유은혜 사회 부총리 겸 교육부장관 , 학술원 회원 및 수상자 가족과 친지 등이 참석한 가운데 시상식을 거행했다 . 학술원상은 대한민국학술원법 제 14 조에 따라 1955 년부터 수상자를 배출하여 우리나라 학계에서 가장 오랜 역사와 권위를 지닌 영예로운 상으로서 , 특정 주제에 관련된 집중적인 연구 업적의 독창성과 공헌도를 평가하여 세계 정상 수준의 우수하고 독창적인 연구업적을 이룬 학자에게 수여한다 . 김지현 교수는 미생물 유전체 연구에 매진해오면서 , 장기간 실험실에서 진화시킨 대장균의 유전체 분석을 통해 유전적 변이와 환경 적응도 간의 관계가 비례하지 않으며 알려진 것보다 훨씬 더 복잡하고 역동적으로 일어난다는 것을 발견하여 생명 진화의 원리를 규명하는데 크게 기여하였다 . 2009 년 과학 학술지 Nature 에 아티클 논문으로 발표된 연구결과 (유전체 진화 연구 , Genome evolution and adaptation in a long-term experiment with Escherichia coli)는 중요성과 창의성 때문에 지난 10 년간 1,000 회가 넘게 인용되었고 , F1000 Prime 에서 “Exceptional (FFa19)”한 논문으로 평가되었을 뿐만 아니라 여러 최고 권위의 저널에서 우수 논문으로 소개되었다 . 김 교수는 이외에도 미생물 유전체 및 진화 연구와 관련된 주제에 대해 우수한 논문들을 다수 발표하였고 , 2009 년 한국생물정보시스템생물학회 온빛상 , 2010 년 한국생명공학연구원 KRIBB 상 대상 , 2011 년 교육과학기술부장관상 , 2018 년 한국미생물학회 학술대상 등을 수상하였다 . 한편 , 김 교수는 시스템 /합성생물학과 마이크로바이옴 연구개발에도 힘써 , 유전체 및 다중오믹스 기술을 이용하여 대장균을 비롯하여 다양한 환경에 서식하는 미생물의 생체분자 , 미생물 -미생물 또는 미생물 -식물 /인간 숙주 사이의 상호작용을 시스템 수준에서 이해하고 , 합성생물학을 포함한 생명공학 기술을 이용한 미생물 및 마이크로바이옴 조절을 통해 건강을 유지하고 질병을 예방 , 진단 또는 치료하는 것을 목표로 하여 기초생명과학의 공학적 응용과 산업화를 통해 바이오경제의 기틀을 마련하기 위한 노력을 경주해오며 Genome Biology, Nature Biotechnology 등에 성과를 보고한 바 있다 .
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 고연욱박사, 오영준 교수 퇴행성 뇌질환 모델에서 Cyclin-dependent kinase 5 (CDK5)과활성화에 따른 Fbxw7 단백질의 감소의 기전 규명
- 2019-08-05 퇴행성 뇌질환 모델에서 Cyclin-dependent kinase 5 (CDK5)과활성화에 따른 F-box and WD repeat domain containing 7 (Fbxw7) 단백질의 감소의 기전규명 - CDK5 의 활성을 조절하는 인자인 p35 단백질이 주로 신경계 내에서 존재한다 . 따라서 , CDK5 는 신경세포의 발생 , 분화 및 사멸에 관련되어 그동안 연구가 진행되어 왔다 . 특히 다양한 퇴행성 뇌질환에서는 활성조절인자 단백질인 p35 가 p25 로 절편화 되는 현상이 보고되었고 , 이에 따라 CDK5 의 활성이 과도하게 높아져 있다 . p25 로 절편화가 되면 그림에서 볼 수 있듯이 p25 의 mislocalization 에 따른 핵내기질의 인산화가 일어날 가능성이 높아진다 . 따라서 과활성화된 CDK5 에 의해 조절받는 핵내인자를 새롭게 발굴하는 것은 퇴행성 뇌질환 연구 및 장기적인 약물후보군 확립에 큰 도움이 되어 왔다 . - 본 연구실에서는 고연욱 박사의 주도하에 CDK5 가 과활성 되어있는 퇴행성 뇌질환 모델에서 Fbxw7 의 양적감소가 일어나는 현상과 이에 관련된 분자생물학적인 기전을 제시하여 세포사멸분야의 저명학술지인 Cell Death and Disease 에 게재를 하게 되었다 . - 구체적으로 CDK5/p25 를 과발현 시킨 모델에서 CDK5 는 Fbxw7 의 S349 와 S372 site 에 인산화를 시키며 , CDK5/p25 knock-down 모델에서 이와 같은 인산화가 나타나지 않음을 관찰하였다 . Fbxw7 의 인산화는 UPS 나 calpain 에 의해 절단이 되어 발현양이 감소하게 됨을 밝혔다 . - Fbxw7 은 그동안 E3 ligase 의 component 로 주목을 받아왔으나 신경세포내에서의 역할에 대한 연구는 미진한 상태였다 . Fbxw7 의 세포내기질로는 c-Jun, c-Myc, Notch 등이 밝혀져 있다 . 본 연구에서는 CDK5 의 활성에 따라 Fbxw7 의 양적인 변화가 일어나면 세포내 기질중에서 c-Jun 의 발현양이 결과적으로 negatively regulation 됨으로서 CDK5-Fbxw7-c-Jun axis 가 신경세포사멸을 조절함을 최초로 밝혔다 . 또한 , CDK5-E3 ligase-neuronal cell death 로 이어지는 중심축의 존재를 CHIP 에 이어 두 번째로 제시하는 개가를 이룩하였다 . 현재 middle cerebral artery occlusion model 을 통해서 위의 결과를 심화시키는 연구에 집중하고 있다 . - 본 연구의 결과를 바탕으로 향후 Fbxw7 (또는 E3 ligase)단백질이 퇴행성뇌질환에서의 역할을 심층적으로 분석하고 이를 치료제의 발굴을 위한 생물학적인 지표로 활용할 것을 기대하고 있다 . ※ 「Cell death and Disease 」誌 게재 ('19.08)
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 제15회 마크로젠 여성과학자상, 연세대 박보연 교수 선정
- 2019-06-10 생화학분자생물학회 (회장 한중수 , 한양대학교 )가 선정하고 정밀의학 생명공학기업 마크로젠 (대표이사 양갑석 , www.macrogen.com )이 후원하는 ‘제 15 회 마크로젠 여성과학자상’ 수상자로 연세대학교 시스템생물학과 박보연 교수가 선정되었다 . 시상식은 6 월 4 일 제주 서귀포시 제주국제컨벤션센터 (ICC JEJU)에서 개최되는 ‘2019 생화학분자생물학회 국제학술대회 (KSBMB International Conference 2019)’에서 진행되었다 . 수상자로 선정된 박보연 교수는 2010 년 9 월 연세대학교 부임 후 현재 부교수로 재직하며 세포 면역 관련 연구를 진행하고 있다 . 박 교수의 주요 연구 주제는 세포 면역 항상성을 유도하는 새로운 메커니즘 규명 및 만성감염바이러스의 면역회피 기전 규명이며 , 이러한 연구 결과는 면역기능 이상으로 발생하는 암 , 자가 면역 질환에 대한 신약 표적 단백질 발굴 및 면역 조절 치료제 개발에 기여할 것으로 기대하고 있다 . 이러한 활발한 연구 활동을 통해 박 교수는 부임 후 8 년 동안 교신저자로 ‘이뮤니티 (Immunity, 2011)’, ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, 2015, 2016, 2018)’ 및 ‘뉴클레익 액시드 리서치 (Nucleic Acids Research, 2017) 등 다수의 세계적 국제 우수 학술지에 연구 결과를 꾸준히 발표하고 있다 . 마크로젠 여성과학자상은 생명공학 분야에서 우수한 여성 과학자를 발굴 및 지원하기 위해 2005 년 제정되었다 . 올해로 15 회를 맞은 마크로젠 여성과학자상의 역대 수상자로는 서울대 김빛내리 교수 , 서울대 백성희 교수 , 서울대 묵인희 교수 , 충남대 조은경 교수 , 서울대 이호영 교수 , 포스텍 유주연 교수 등 세계적으로 인정받고 있는 국내 여성 과학자들이 포함되어 있다 .
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 이명민 교수 연구팀, 식물 세포의 특정 세포막 수용체 안정화 메커니즘과 이의 역할 규명
- 2019-04-23 우리 과 이명민 교수 연구팀은 애기장대 뿌리 표피세포 운명 결정 과정에서 중요한 역할을 수행하는 유전자를 발굴하고, 이 과정에 관여하는 것으로 이미 알려져 있던 유전자와의 기능적 상관성을 규명하였으며, 이 내용이 세계적 국제 학술지인 ‘Nature Communicaitions’ 온라인 판에 “QUIRKY regulates root epidermal cell patterning through stabilizing SCRAMBLED to control CAPRICE movement in Arabidopsis”라는 제목으로 4월 15일자로 게재되었다. 사람과 같은 다세포 생물을 이루고 있는 세포들은 주변 세포를 인지하고, 주변 세포와의 소통을 통해 최종적인 자기 운명을 결정한다. 애기장대의 뿌리 표피 세포는 이러한 세포 운명 결정 기작 연구에 모델시스템으로 이용되어 왔다. 지금까지 운명 결정에 관여하는 다양한 유전자들이 발굴되었으며, 그 중 세포막에 위치한 수용체 키나아제 SCRAMBLED(SCM)는 뿌리의 특정 표피 세포에 선택적으로 축적되어 세포 외부에 있을 것으로 추정되는 미지의 위치 신호를 인지하여 세포 내부로 전달하여 전사조절인자인 WEREWOLF(WER) 발현을 조절하여, 궁극적으로 세포의 운명을 조절한다고 제안되었다. 하지만 위치 신호가 무엇인지와, SCM이 어떻게 특정 세포에 선택적으로 축적되는지, SCM이 어떻게 WER 유전자 발현을 조절하는지에 대해 알려진 바가 없었다. 이명민 교수 연구팀은 SCM이 어떻게 뿌리 표피 세포 운명을 조절하는지를 연구하기 위해서 새로운 돌연변이군을 탐색을 통해 scm 돌연변이체와 유사한 표현형을 보이는 돌연변이체를 선별하였으며, 이는 QUIKRY(QKY) 유전자의 돌연변이에 의한 표현형 임을 밝혔다. 더 나아가, QKY 단백질은 세포막에서 SCM단백질의 유비퀴틴화를 억제한다는 것을 밝혔다. 유비퀴틴화의 억제로 인해 SCM이 세포안쪽으로 들어가 액포에서 분해되는 것이 제한되고, 이로 인해 특정 표피 세포의 세포막에 축적되어 CPC 단백질의 표피세포 사이의 이동을 촉진하고, 궁극적으로 위치특이적인 뿌리 표피세포 운명을 조절한다는 매커니즘을 제시하였다 (그림3). 본 연구는 SCM에 의해서 WER 발현이 어떻게 조절되는지에 대한 새로운 매커니즘을 제시 하였고, 세포사이에서 단백질의 이동을 수용체 키나아제가 조절할 수 있다는 사실을 밝힘으로써 앞으로의 뿌리 표피 세포의 운명결정에서 위치특이적인 신호 전달과정을 규명하는데 매우 중요한 단서를 제공할 것으로 기대되고, 더 나아가 세포와 세포 사이의 의사소통 조절에 관한 연구에 커다란 기여를 할 것으로 기대된다. 본 연구는 농촌진흥청 우장춘 프로젝트등으로 수행되었으며, 우리 과 졸업생인 송재효 박사후연구원이 제1저자로 참여하고 숙명여자대학교 남경희 교수와 롱아일랜드대학교 곽수환 교수, 미시간대학교 Schiefelbein, John 교수가 공동연구원으로 참여 하였다.
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 오영준교수, 정유현 파킨슨병 모델에서 Autophagy와 Apoptosis간의 Interplay존재 증명 및 기전의 제시
- 2018-12-19 - (주요 내용 ) Autophagy 란 unnecessary, dysfunctional cargo 를 lysosome 으로 이동시켜 분해하는 intracellular degeradation system 이다 . 세포의 homeostasis 를 유지하는데 있어 매우 중요한 역할을 하기 때문에 , autophagy 의 부재나 과활성은 모두 세포사멸에 막대한 영향을 끼친다고 알려져 있다 . 특히 , 신경세포는 분열을 끝낸 세포이기 때문에 이러한 환경에 취약하며 , 이로 인하여 autophagy 의 역할에 대한 이해가 크게 부각되고 있다 . 이와 같은 관점에서 대표적인 중추신경계 퇴행성질환인 파킨슨병 , 알츠하이머 , 루게릭 , 헌팅턴 무도병 등에서의 Autophagy 의 역할과 이들이 신경세포사멸에 어떠한 영향을 미치는 지에 대한 연구가 증폭하고 있다 . 그럼에도 불구하고 Autophagy 와 cell death 간의 연결고리를 제시해 줄 수 있는 정확한 기전은 밝혀지지 않은 상황이다 . - 본 연구실에서는 지난 수년간 여러 가지 파킨슨병 연구모델에서 autophagy 현상이 어떻게 일어나고 있으며 , autophagy 현상이 세포사멸에 어떤 역할을 하는지에 대한 연구에 집중하여 왔다 . 지난 5 년간 정유현 박사과정의 학생 및 이주형 박사 , 정신애 박사의 주도하에 6-hydroxydopamine (6-OHDA)라는 neurotoxin 에 의한 Parkinson mimetic cell death 에서 autophagy 의 생리학적 및 병리학적 중요성을 제시하려는 실험을 주도해 왔다 . - 구체적으로는 도표에서 보는 바와 같이 6-OHDA-induced Parkinson mimetic cell death 에서 autophagy 현상이 조절되지 못하고 과활성화 되어있는 것을 밝혔다 . 또한 이 현상이 6-OHDA 에 의해 발생하는 ROS 에 의해 매개되며 , caspase 에 의한 세포사멸보다는 앞서 일어나는 현상임을 알아냈다 . ROS 에 의해 과활성화된 autophagy 가 caspase 를 더욱 활성화시켜주며 , cytochrome c release 시점에서 제어함을 밝혔으며 결과적으로 세포사멸을 촉진시킬 수 있음을 증명하였다 . 이와 같이 autophagic signal 이 apoptosis 에 연결이 되는 interplay 를 통해서 세포사멸을 밝히는 전기를 일구하였으며 , 파킨슨병 모델에서 dysregulated autophagy 를 조절하는 것이 neuronal health 에 중요한 역할을 할 것이라는 가능성을 제시했다 . Autophagy signal 에 의한 apoptosis 활성화 기전에 대한 구체적인 연구가 후속연구로 진행이 되고 있다 . ※ 「Cell Death &Disease 」誌 게재 ('18.12)
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 조현수 교수, 박준배 박사 병원균 유래 당 전달 효소 구조 기반 아르기닌 당화반응의 작용 메커니즘 규명에 성공
- 2018-12-03 시스템생물학과 조현수교수 연구팀은 세브란스 의대 신전수 교수 , 미국 Kansas 주립대학의 Philip R. Hardwidge 교수 , 영국 East Anglia 대학의 Jesus Angulo 교수 , 스페인 Zaragoza 대학의 Ramon Hurtado-Geurrero 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 병원균 유래 당 전달 효소 단백질 중 하나인 NleB/SseK 의 구조를 규명하고 아르기닌 당화반응의 작용 기작을 제시하였다 . 이 연구는 세계적 국제 학술지인 Nature Communications 온라인판 (2018 년 10 월 )에 게재되었다 . (Structural basis for arginine glycosylation of host substrate by bacterial effector proteins, Nature Communications (2018)9:4283) 단백질의 당 수식화 반응은 단백질의 접힘 및 기능에 관여한다고 알려져 있으며 주로 알려진 당 수식화 표적 아미노산 잔기로는 serine/threonine(S/T, O-glycosylation)) 그리고 asparagine(N, N-glycosylation)이 있다 . 2013 년도에 최초로 장출혈성 대장균 유래 NleB 및 살모넬라 유래 SseK 단백질이 체내 감염 후 숙주 세포내에 들어가 death domain 의 arginine 잔기에 당을 수식화하여 신호를 교란 한다는 사실이 보고되었다 . 조현수 교수 연구팀은 다년간의 연구 끝에 NleB/SseK 의 단백질 구조를 규명하는데 성공하였으며 , 이를 바탕으로 어떻게 화학적으로 안정한 arginine 이 당과 결합될 수 있는지에 대한 화학적 작용기전을 규명하였다 . 이는 병원성 세균이 새롭게 당수식화 효소를 이용해서 숙주의 면역체계를 무력화시키는 새로운 기작을 분자수준에서 명확히 제시한 점에서 의의가 크다 . 본 연구는 조현수 교수 연구팀의 박준배 학생 (제 1 저자 )이 주도하였고 전성훈 박사 , 유영기 학생 , 김주연 학생이 참여하였다 . 본 연구는 한국연구재단 (중견연구 , GNRC)과 농림축산식품부 (미생물유전체사업 )의 지원을 받아 수행되었다 .
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 조진원 교수, 한국분자·세포생물학회 회장에 선출
- 2018-12-03 조진원 연세대 시스템생물학과 교수가 한국분자·세포생물학회 회장에 선출됐다. 임기는 2020년 1월부터 1년이다. 1989년 창립된 분자세포학회는 1만4100여 명의 회원들과 함께 생명과학 분야를 연구하며 매년 가을 국제학술대회를 개최한다. 조진원 교수는 분자세포학회에서 20년 가까이 7개 위원회의 운영위원 및 운영위원장을 역임하며 학회 발전에 기여해 온 공로를 인정받아 회원들의 인터넷 투표를 통해 2020년도 한국분자·세포생물학회 회장으로 당선됐다. 조 교수는 “30년 간 이룩한 전통과 각종 사업들을 이어받아 한국의 미래 생명과학의 발전을 주도하는 국제적인 학회로서 입지를 굳히고 학회 회원 여러분들의 학술활동 발전을 위해 지원을 아끼지 않을 것”이라며 “서로 소통하는 따뜻한 학회가 될 수 있도록 노력하겠다"고 말했다. 출처 : 한국대학신문(http://news.unn.net)
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 오영준 교수, 정진석박사 천연물 유래 신경보호물질 DA-9805의 파킨슨병 치료 활성 효과에 관한 기전 밝혀
- 2018-11-09 - 주요내용 : 파킨슨병은 중뇌 흑질치밀부의 도파민신경세포가 사멸하여 nigrostriatal dopaminergic pathway 로 연결되는 선조체에서 도파민이 결핍되어 서동 , 강직 , 진전 /떨림 등의 운동 기능 이상이 발생하는 만성퇴행성신경질환이다 . 파 킨슨병의 발병 기전으로 미토콘드리아 기능 이상이 중요한 역할을 하는 것으로 보고되고 있다 . 파킨슨병 동물 모델을 제조하는데 사용되는 신경독성물질인 MPTP/MPP+역시도 미토콘드리아의 OXHPHOS complex 1 의 선택적인 저해제이다 . 이러한 예는 미토콘드리아의 기능 손상으로 인한 도파민 신경세포의 사멸이 파킨슨병의 주요 발병 기전이며 , 미토콘드리아의 활성 회복이 파킨슨병의 치료에 중요한 타깃이 될 것임을 시사한다 . - 본 연구에서는 파킨슨병 실험 모델에서 목단피 /시호 /백지 추출분획물인 DA-9805 의 미토콘드리아의 기능 이상 회복을 통한 도파민신경세포 보호 활성을 관찰하였다 . 즉 , SH-SY5Y cell 에 MPP+를 처리하면 미토콘드리아의 OXPHOS complex 1 를 저해하여 미토콘드리아 기능 이상이 유발되며 , DA-9805 를 처리하면 미토콘드리아의 기능 이상이 회복되고 , 더불어서 활성 산소 감소 , mitochondrial membrane potential 회복 , 세포 내 ATP 감소 억제 및 산소소비율 (OCR) 회복 등의 활성이 동반되어 결국에는 세포의 viability 가 증가됨을 밝혔다 . - 또한 , ICR 생쥐에 MPTP 를 복강으로 투여하여 유발시킨 파킨슨병 동물 모델에 DA-9805 를 경구 투여할 경우 MPTP 로 인한 nigrostriatal dopaminergic pathway 의 Tyrosine hydroxylase (TH) 양성 도파민신경세포의 소실을 용량 의존적으로 억제하는 것을 뇌흑질치밀부의 TH 양성 세포수의 증가와 선조체의 TH 양성 fiber 의 밀도 증가의 측정을 통해 확인하였다 . 아울러 DA-9805 는 도파민신경세포의 사멸로 인해 줄어든 선조체의 도파민 양을 회복시켜 운동소실을 개선시킴을 rotarod test 와 같은 행동실험을 통해 밝혔다 . - 상기한 동물실험모델에서 DA-9805 는 뇌흑질치밀부와 선조체에서 약물로 유도된 미토콘드리아의 전자전달계인 complex 1(ND1, NDUFB9), complex 3 (CytB, UQCRB), complex 4 (COX2) 및 complex 5 (ATP5A1) 유전자의 발현이 억제되는 것을 정상화 시켰으며 , DA-9805 는 MPP+로 처리된 SH-SY5Y cell 와 MPTP PD mouse model 에서 AKT 의 S473 과 T308 에서의 인산화를 억제하여 , 미토콘드리아 기능 이상을 회복시킴을 확인하였다 . - 본 연구를 통해 DA-9805 는 도파민신경세포의 보호 및 사멸 억제를 통해 파킨슨병의 근본적인 치료가 가능한 질환개선제로서 개발 가능성을 열었으며 DA-9805 의 질환개선치료제 (Disease modifying drug)로서의 추가적인 강력한 증거를 확보할 수 있게 되었다 . - 본 연구는 경희대학교 김영미 교수의 주도하에 오영준 교수가 공동교신저자로 과제를 진행하였으며 오영준 교수연구실의 정진석박사과정생이 제 1 저자로 실험을 수행하였다 . - 연구재단지원이외에 동아제약의 산학협동과제 연구지원을 받아서 수행된 과제이다 . ※ 「Scientific Reports 」誌 게재
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 곽민정/권순경/송주연 박사, 이지담/박혜인 학생, 식물 마이크로바이옴이 병저항성에 기여한다는 것을 발견
- 2018-10-12 Microbial mercenaries for plant disease resistance ungrounded Certain microbes thriving in soil near the roots of the tomato plant that can resist bacterial wilt were found to inhibit the disease development and progression. The work led by professors Jihyun F. Kim, Department of Systems Biology, Yonsei University, and Seon-Woo Lee, Departme nt of Applied Biology, Dong-A University, appeared online in Nature Biotechnology as a research article (https://www.nature.com/articles/nbt.4232 ). Domestic and international patents have been filed for the bacterium, too. Pathogens, pests and weeds are big problems when cultivating crops. Plant diseases can cause serious economic losses to major crops, such as rice blast and bacterial blight, and can lead to a great socio-cultural aftermath, such as a potato blight that has brought massive overseas migration to Ireland. Understanding plant disease resistance is essential to preventing and treating plant diseases. In plant pathology, plant defense has been known to occur when a protein made from a resistance gene detects the invasion of a pathogen and various inhibitory substances are formed to attack the pathogen. To investigate the possibility that plant microbiome may be involved in plant disease resistance, they set out in 2011 to collaborate on a tomato variety that is resistant to bacterial wilt. The disease causes enormous damage to hundreds of crops such as tomatoes, potatoes, and peppers. The pathogen Ralstonia solanacearum enters the plant through the root and, even if the diseased plant is removed, it remains in soil for long. It is a very important pathogen in quarantine, along with the fire blight pathogen, and is classified as a biologically active microorganism that is likely to be abused as a biological weapon in crop bioterrorism. The researchers cultivated tomato varieties Hawaii 7996 (resistant to bacterial wilt) and Moneymaker (susceptible) in a soil mesocosm experiment to analyze the microbiota differences in the soil near the root called the rhizosphere. Drs. Min-Jung Kwak and Ju Yeon Song along with members of Prof. Lee’s lab examined the types, frequencies, and networks of microorganisms in 16S rDNA of the rhizosphere microbial communities and analyzed the types and frequencies of microbes and their genes in the metagenome, the entire DNA sequences. As a result, they found that certain bacteria including Flavobacteriaceae were inhabited more in the rhizosphere of Hawaii 7996 than Moneymaker, and noticed the possibility that microbiota in the resistant plant-grown soil could prevent occurrence and progress of the disease in a microbiota transplant (or microbiota transplantation) experiment. Dr. Kwak then analyzed the metagenomic sequences to investigate which microorganisms have an effect on the disease occurrence in the tomato rhizosphere. A genomic draft of a bacterium, which has not been isolated and cultivated so far in the rhizosphere of resistant tomato varieties, was found to be much more numerous in Hawaii 7996 than Moneymaker. Based on this, Jidam Lee succeeded in isolating a specific microorganism of a novel taxon that grows very slowly using various genomic information collected from the metagenomic data, and named it TRM1. According to Drs. Kwak, Song, and Soon-Kyeong Kwon, it has a wealth of genes that may make the bacterium competitive in the rhizosphere. In addition to the inoculation experiment of tomato pathogens in various conditions including concentration of TRM1, soil type, soil sterilization, etc., Dr. Kwon and Hyein Park as well as Prof. Lee’s people finally proved that TRM1 reduces the incidence and progress of bacterial wilt by monitoring the population changes of TRM1 and R. solanacearum in the tomato rhizosphere. The research was highlighted by the Senior Editor Susan Jones (https://naturemicrobiologycommunity.nature.com/users/5449-susan-jones/posts/39685-charting-a-pathway-to-plant-probiotics ), covered by The Economist (https://www.economist.com/science-and-technology/2018/10/09/some-plants-nurture-soil-bacteria-that-keep-them-healthy ), and briefed in Nature Reviews Microbiology (https://www.nature.com/articles/s41579-018-0104-2 ). This study is the first to reveal the structure and function of the plant microbiome related to disease resistance, and it opens up a new era of phytobiome research as well as development of a new generation of eco-friendly microbials dubbed ‘plant probiotics’.
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 양성욱 교수, 조석근 박사 (제 1저자), 최석원 학생 마이크로 RNA의 주요 조절자인 HYL1 이 빛의 변화에 민감하게 조절되는 새로운 기작 규명
- 2018-10-08 세계적 과학 학술지 ‘Developmental Cell’ 최신호에 게재 생명시스템대학 시스템생물학과 양성욱 교수 , 조석근 박사 (제 1 저자 ), 최석원 학생은 아르헨티나 CONICET-UNL-FBCB 의 Pablo Manavella 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 마이크로 RNA 의 core processor 인 HYL1 단백질은 인산화를 통해 활성화 /비활성화 되며 , 빛의 유무에 따라 활성화 /비활성화 된 HYL1 단백질이 마이크로 RNA 의 생합성을 조절하는 새로운 매커니즘을 규명하였다 . 이 연구는 세계적 국제 학술지인 ‘Developmental Cell’ 온라인 판 (2018 년 7 월 16 일 )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 없어진 HYL1 은 핵 내부에서 안정을 유지한다 . HYL1 의 분해는 유전자 억제 (gene silencing)에서 벗어나서 , 어둠과 그늘에 대한 적절한 반응을 유발한다 . 충분한 빛에 다시 노출되면 HYL1 이 빠르게 탈인산화되어 miRNA 의 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 1 저자 )가 주도하였고 , 박사과정 최석원 학생이 참여하였다 . 본 연구는 미래창조과학부가 주관하는 한국연구재단의 중견연구과제의 지원을 받아 수행되었다 .
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19