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9 월 28 일, 국제 학술지 PNAS (Proceedings of National Academy of Sciences)'온라인 판에는 중국과학원 분자식물 우수 혁신센터/식물생리생태 연구소 상해 식물 연구 그룹과 식물 생리 생태 연구소의 식물 및 식물 우수 연구소 황조봉(黄朝锋,Huang Chaofeng)연구팀과 주건강(朱健康, Zhu Jiankang) 연구팀의 협력으로 , “DNA demethylase ROS1 negatively regulates the imprinting of DOGL4 and seed dormancy in Arabidopsis thaliana “ 라는 제목의 연구 논문을 발표하였다. 이 연구는 애기 장대에서 DOGL4와 종자 휴면의 각인을 부정적으로 조절한다. 이 연구는 애기장대 DNA demethylase ROS1이 DOGL4 유전자의 각인과 종자 휴면의 새로운 메커니즘을 부정적으로 조절한다는 것을 발견하였다. 유전자 각인은 부모의 대립 유전자 사이에 상당한 발현 차이가 있는 후성적 현상이다. 식물에서 유전자의 각인 발현은 은 주로 배젖에서 발견됩니다. 애기장대에는 4 개의 DNA demethylase가 있는데 그 가운데 DME는 여성 배아의 중앙 세포에서 특이적으로 발현되며, 이는 탈메틸화에 의한 배젖의 유전체 각인을 조절한다 . 그러나, 보다 광범위하게 발현되는 다른 demethylase가 유전체 각인의 조절에 관여하는지는 알려지지 않았다. 이 연구는 또 다른 DNA demethylase ROS1이 DOGL4 유전자의 각인 조절에 관여함을 발견했다.DOGL4는 종자의 불완전한 각인 유전자인 종자 휴면 유전자 DOG1을 조절하는 상동성 유전자이며, 배젖중 부성 불완전 각인 유전자이다. 모체 대립 유전자와 비교하여, DOGL4의 부성 대립 유전자는 그 프로모터의 -1.0kb 영역의 메틸화에 의해 부분적으로 억제되고, 메틸화 과정은 주로 RNA 매개 DNA 메틸화 (RdDM)라고 할 수 있다. 각인 된 유전자 발현의 조절에 중요한 요소인 DME 및 PRC2 복합체는 DOGL4 발현 조절에도 관여하지만, DOGL4 유전자의 각인을 조절하지는 않는다. ROS1 돌연변이체에서 DOGL4의 부계 대립 유전자는 -1.0 kb와 -0.5 kb를 포함한 프로모터 부위에서 과메틸화되어 부계 대립 유전자 발현을 완전히 억제하였고 모성 등전위 유전자의 프로모터 부위는 메틸화의 수준이 낮아서 궁극적으로 DOGL4를 ROS1 돌연변이에서 완전한 부계 각인 유전자로 변화시킨다. 따라서, ROS1은 부계 대립 유전자 프로모터를 탈메틸화시킴으로써 DOGL4 유전자의 각인을 부정적으로 조절한다. 또한, DOGL4는 종자 휴면과 abscisic acid (ABA)에 대한 반응의 부정적인 조절에 관여하며 배젖에서의 각인 된 발현 또한 종자 휴면과 ABA 반응의 조절 일부분 기여한다는 것을 발견했다. ROS1은 DOGL4의 발현을 적극적으로 조절함으로써 종자 휴면과 ABA 반응을 부정적으로 조절하는 반면, ROS1의 2개 상동 유전자 DML2 및 DML3는 DOGL4의 조절에 관여하지 않는다. 이 연구의 결과는 유전자 발현과 종자의 휴면을 조절하는 ROS1의 새로운 기능과 기전을 밝혀냈다 . 황조봉의 박사 졸업생 주해봉(朱海凤), 박사 학생 사문향(谢文香), 서대조(徐大超)가 논문의 공동 제 1저자이며 황조봉, 주건강이 공동교신 저자로 참여하였다. 이 연구는 중국과학원 식물 스트레스 생물학 센터, 강소성 우수 청년 기금 및 중국과학원 시범 프로젝트 B의 자금 지원을 받았다. |
