약학대학 김동영 교수팀, ‘생체시계 조절단백질 복합체 구조’ 규명

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약학대학 김동영 교수팀, ‘생체시계 조절단백질 복합체 구조’ 규명 N

No.2417671

작성자 통합관리자
등록일 : 2022.04.27 00:00
조회수 : 183203

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약학대학 구조생물학실험실, ‘가이간티아와 청색광 수용체 정제’ 연구 결실

‘식물 생체시계 작용 원리 연구’ 분자 수준으로 확대 실마리 제공

생명과학분야 국제저명학술지 <Cell Reports> 최신호 게재

[2022-4-27]

<가이간티아에 의한 청색광수용체의 조절을 보여주는 복합체 구조>

영남대학교 약학대학 김동영 교수 연구팀(구조생물학실험실)이 생체시계 조절단백질인 가이간티아(GIGANTEA)와 청색광 수용체의 복합체 구조를 세계 최초로 규명했다.

생물은 하루를 주기로 유전자 발현이 변화하는 생체리듬을 갖고 있다. 낮에는 활동에 필요한 유전자의 발현이 증가하고, 밤에는 수면과 휴식에 필요한 유전자가 활성화되어 밤·낮의 환경에 적응하게 된다. 이러한 생체리듬은 생체시계에 따라 조절되며, 햇빛은 생체시계를 조절하는 원천이 된다.

식물은 동물보다 정교하고 복잡한 생체시계 체계를 가지고 있다. 밤·낮의 길이, 온도 변화, 환경 스트레스 등을 직접 인지하고 유전자 발현을 조절하여 발아, 개화 등 생장의 전반에 영향을 준다. 식물의 생체시계를 조절하는 다양한 외부 신호 중에서 주요 신호로 작용하는 청색광은 가이간티아를 통해 생체시계로 흡수된다. 생체시계 조절단백질로서 가이간티아가 식물생장 조절과 환경 스트레스 저항에 결정적인 역할을 한다는 것은 오랜 기간 연구를 통해 알려져 왔으나, 단백질 분리의 어려움으로 분자 수준에서 어떻게 생체리듬을 조절하는지 정확히 이해하는 데에는 한계가 있었다.

영남대 약대 구조생물학실험실에서 수년간의 연구를 통해 가이간티아와 청색광 수용체의 정제에 성공하였으며, 엑스선 결정학 기법을 이용하여 단백질 복합체의 구조를 세계 최초로 규명했다. 이를 바탕으로 가이간티아가 기존에 알려진 구조와는 유사점이 없는 독특한 형태를 가지고 있으며, 청색광으로 활성화된 수용체를 이량체에서 단량체로 바꾸어 신호전달을 조절한다는 것을 밝혀냈다.<위 그림 참조>

연구팀을 이끈 김동영 교수는 “이번 연구가 식물 생체시계의 작용원리를 완전히 이해하는 데는 충분하지 않으나, 방법론적으로 제한되어 있던 연구를 분자 수준으로 확대하는 실마리가 됐다”면서 “앞으로 가이간티아 구조를 기반으로 하는 기초 및 응용연구가 활성화될 것으로 기대한다”고 연구성과를 밝혔다.

이번 연구는 영남대 권은주 약품개발연구소 연구교수와 대학원 약학과 파타크 디팩(Pathak Deepak) 박사(박사후연구원), 다할 파완(Dahal Pawan, 석박사통합과정) 씨 주도로 진행됐으며, 한국연구재단 지역우수과학자사업과 창의도전연구사업의 연구비 지원을 받았다. 연구 결과는 지난 4월 19일 생명과학분야 국제저명학술지 <셀 리포트>(Cell Reports, IF(영향력 지수) 9.4)에 발표됐다.

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