체관 발달을 관장하는 RNA 결합 단백질과 RNA 비암호화 부위 상호작용

1. 식물 발달 과정에서 전사 후 조절 및 번역 과정 조절

• 생명 현상은 DNA, RNA, 단백질 등의 다층적 수준에서 조절된다
• 최근 유전 정보가 생물학적 기능을 수행하는 단백질로 전달됨에 있어 전사 후 조절 과정, 선별적 번역 과정과 번역 효율의 조절이 RNA 염기 서열에 내재되어 있음이 알려지고 있다.
• RNA가 단순히 단백질을 암호화 하는 것 뿐 아니라, 직접적으로 유전 정보의 발현을 조절하고 있음이 다양한 수준의 전사 후 조절 과정을 통해 이루어지고 있음이 밝혀지고 있으며, 이러한 일련의 RNA의 전사 후 조절 및 번역 조절 기능은 RNA의 대표적 비암호화 기능이며, RNA 결합 단백질과의 상호작용을 필수적으로 수반하고 있다.
• 하지만 대부분의 연구는 동물 및 질병 모델을 통해 이루어지고 있으며, 식물 발달 과정에서의 전사 후 조절 기작 및 선별적 번역 조절에 관한 연구는 매우 제한적으로 이루어지고 있다.

(그림1: 전사 후 및 번역 조절 과정 모식도)

2. 식물 에너지 분배 기관인 체관의 발달

• 식물에서의 에너지 수송 및 분배를 담당하는 체관 분화 및 발달 기작을 이해하기 위해서는 다양한 조절 기작의 시스템적 연구가 필요하며 새로운 전사 후 조절 인자로써의 RNA 결합 단백질의 발굴은 체관 발달 조절의 다층 조절 네트워크를 구축하기 위해 선행되어야 한다.
• 체관의 분화 과정은 다른 기관들의 분화 과정과는 달리 핵을 포함한 세포 소기관이 선택적으로 제거되는 과정을 수반하며, 전사인자들에 의한 유전자 발현 조절 이후에 수반되는 독립적 조절과정을 필요로 하지만 알려진 바는 전무하다.
• 체관 내에서 탄소 화합물 이외에 다양한 단백질, RNA들이 이동하고 있음이 알려져 있으며, 이들이 세포 간 정보 교환 및 식물 발달 과정에 기능을 수행할 것이라는 보고가 있어 왔다. 이는 RNA의 다층적 정보가 식물 고유의 발달 및 생존 프로그램에 중요하게 관여하고 있음을 의미한다.

(그림2: 체관을 통한 에너지 분배 제어 개념도)

3. 체관 발달을 관장하는 RNA 결합 단백질과 RNA 비암호화 부위 상호작용

   본 연구는 식물 줄기세포로부터 에너지 수송 기관으로의 분화 과정을 모델로 사용하여