생명과학과 김성기 교수 연구팀, 식물호르몬 Brassinosteroid와 Salicylic Acid의 시너지 효과에 의한 식물 면역 반응 조절기작 규명

김성기 교수 연구팀 (김성기 교수, 노지희 박사, 윤지현 박사)

병원균이 식물체에 침입하면 식물은 식물호르몬인 Salicylic Acid (SA)의 합성을 촉진하여 병원균에 대항하기 위한 다양한 유전자의 발현을 유도하고, SA의 수용체인 NPR1이 TGA 계열의 전사인자를 활성화하여 면역 반응이 이루어지는 것으로 알려있으나, SA에 의한 면역 반응이 세포 내 다른 신호전달경로에 의해서 조절될 수 있는지는 잘 알려지지 않았다.

본 연구에서는 또 다른 식물호르몬인 Brassinosteroid (BR)의 신호전달경로가 SA의 면역반응을 활성화하는 데 중요한 역할을 하고 있음을 발견하고 이에 따른 조절기작을 제시하였다. 병원균의 침입이 없을 때는 BR의 신호 전달 인자인 BIN2라는 단백질이 TGA 계열 전사인자 중 하나인 TGA4의 분해를 유도하여 면역 반응을 저해한다. 반대로, 병원균에 감염되었을 때에는 식물체 내에 BR의 함량이 늘어나 BIN2가 억제됨으로써 TGA4가 안정화되어 SA에 의해 유도되는 면역 반응이 증폭된다.

본 연구를 통해 그동안 잘 알려지지 않았던 SA에 의해 매개되는 식물의 면역반응 조절경로를 보다 구체적으로 규명할 수 있었으며, 또한, 식물 생장을 촉진하는 BR은 면역반응을 억제한다는 일반적인 개념과 다르게 BR이 SA와의 시너지 효과를 통해 면역반응을 증진할 수도 있다는 새로운 개념을 제시하였다.

그림. 식물호르몬 BR과 SA의 시너지 활성에 의한 식물 면역 반응 조절 분자 기전 모식도.

본 연구과제는 연구재단 중견연구자지원사업과 교육부 4단계 Brain Korea 21 사업의 연구비를 지원받아 생명과학과 김성기 교수와 한양대학교 김태욱 교수의 공동 연구로 수행되었으며, 본 논문은 식물학 분야 최상위 학술지인 Molecular Plant (IF = 21.949) 2022년 6월호에 개재 되었다.