건국대학교 글로벌식물스트레스연구센터 윤대진 교수 연구팀이 식물의 가뭄 적응 과정에서 작동하는 후성유전 기반 유전자 조절 메커니즘을 규명했다고 17일 밝혔다.

연구팀은 GPS2-like 단백질이 HOS15 단백질, 히스톤 탈아세틸화 효소 HDA6와 함께 전사 억제 복합체를 형성해 식물 호르몬 앱시스산(ABA) 신호전달과 가뭄 적응 반응을 조절한다는 사실을 확인했다.

최근 기후변화로 가뭄이 증가하면서 식물의 스트레스 대응 메커니즘에 대한 관심이 커지고 있다. 식물은 이동이 불가능한 특성상 환경 변화에 적응하기 위해 정교한 반응 조절 체계를 발전시켜 왔다.

연구팀은 모델 식물인 애기장대를 활용해 GPS2-like 단백질의 기능을 분석한 결과, 해당 유전자가 결손된 경우 ABA 반응 유전자 발현이 과도하게 증가하고 가뭄 반응이 비정상적으로 활성화되는 현상을 확인했다.

또한 GPS2-like가 HOS15와 결합하고 HDA6가 추가로 결합해 전사 억제 복합체를 형성한다는 사실을 규명했다. 이 복합체는 스트레스 반응 유전자 프로모터에 직접 결합해 유전자 발현을 억제하는 방식으로 작동한다.

이 같은 조절 메커니즘은 식물이 가뭄 상황에서 필요한 수준만 반응하도록 유도해 과도한 스트레스 반응에 따른 생장 저해를 막고, 환경 적응 효율을 높이는 역할을 한다는 것이 연구팀 설명이다.

연구팀은 이번 성과가 식물의 환경 스트레스 반응이 후성유전 조절 시스템과 통합적으로 작동한다는 점을 보여준 사례라고 평가했다.

윤대진 교수는 “가뭄 적응 반응이 후성유전적 전사 조절에 의해 정밀하게 제어된다는 점을 확인했다”며 “향후 환경 스트레스 적응 연구를 확대해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

연구 결과는 식물과학 분야 국제학술지 ‘Plant Communications’에 4월 6일 온라인 게재됐으며, 한국생물정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛내는 사람들’에도 선정됐다. 이번 연구는 한국연구재단과 과학기술정보통신부가 지원하는 SRC 사업의 지원을 받아 수행됐다.