프라이부르크 대학교의 연구자들은 HAN 분자가 WOX5와 함께 식물 성장 조절의 중요한 요소임을 확인했습니다. 이 메커니즘을 이해하는 것은 더 강한 내구성을 가지거나 더 높은 수확량을 가진 작물을 육종하는 데 중요합니다.
식물은 특정 성장 지역인 분열조(seedling)에서 줄기와 뿌리의 끝부분에 새로운 잎, 꽃 및 뿌리를 형성합니다. 이러한 분열조에는 필요한 만큼 나뉘어 새로운 세포를 형성하여 전문화된 조직으로 발전하는 줄기 세포가 포함되어 있습니다. 프라이부르크의 연구자들은 식물 뿌리의 예를 사용하여 분열조의 성장이 어떻게 통제된 방식으로 발생하는지를 보장하는 규제 메커니즘을 해독할 수 있었습니다. 이 결과는 저널 ‘Nature Plants’에 발표되었습니다.
줄기세포는 다른 세포의 신호에 의존한다
줄기세포가 지속적으로 나누어지고 특수 조직을 위한 전구 세포를 형성할 수 있는 것은 당연한 것이 아닙니다: 줄기세포의 특성을 조절하기 위해서는 다른 세포의 신호가 필요합니다. 이러한 신호 과정에 대한 의존성은 보호 메커니즘이기도 합니다. 줄기세포가 통제할 수 없이 증식할 수 있다면, 이는 암과 같이 통제되지 않는 성장을 초래할 수 있습니다.
WOX5는 분열조에서 줄기세포를 조절하는 중요한 신호 분자입니다. 그러나 그것이 이러한 작용을 어떻게 수행하는지는 이전에 알려지지 않았습니다. 프라이부르크 대학교 CIBSS – 종합 생물학적 신호 연구 센터의 뛰어난 클러스터의 일원인 토마스 라욱 교수팀이 이제 이 메커니즘을 해독하는 데 성공했습니다. 연구팀은 HAN을 WOX5의 기능을 전파하는 필수 요소로 확인했습니다.
유전자 조절 분자 HAN은 식물 성장의 중요한 조절자입니다.
우리는 HAN이 WOX5 신호를 전파하고 CDF4 유전자가 줄기세포에서 비활성 상태로 유지되도록 보장한다는 것을 보여줄 수 있었습니다. 그렇지 않으면 CDF4가 줄기세포의 특성을 억제할 것입니다. CDF4를 억제함으로써 HAN은 뿌리 분열조의 줄기세포가 미분화 상태를 유지하고 계속해서 나누어질 수 있도록 합니다.”
프라이부르크 대학교 CIBSS – 종합 생물학적 신호 연구 센터의 일원, 토마스 라욱 교수
연구팀은 분자 생물학적 방법과 수학적 모델링을 사용했습니다. 이러한 방법들은 왜 복잡해 보이는 메커니즘이 식물에 이점이 될 수 있는지를 설명할 가능성을 제공합니다: WOX5와 CDF4 사이의 연결 고리로서 HAN의 참여는 줄기세포의 조절이 환경적 영향에 덜 민감하게 작용하도록 하는 것처럼 보입니다. “앞으로의 조사에서 우리는 이 과정의 다단계 성격이 실제로 우리가 모델링에서 보는 효과를 갖고 있는지를 알아내고자 합니다.”라고 라욱은 말합니다.
식물 육종에 중요한 과정
식물이 성장하는 과정을 정확히 이해하는 것은 더 강한 내구성을 가진 또는 더 높은 수확량을 가진 작물을 재배하기 위한 중요한 기초입니다. 이는 극한 기상과 같은 비이상적인 조건에서도 성장하고 수확할 수 있는 식물을 목표로 식별하고 선택할 수 있게 해줍니다.
출처:
저널 참조:
Sharma, M., et al. (2024). A coherent feed-forward loop in the Arabidopsis root stem cell organizer regulates auxin biosynthesis and columella stem cell maintenance. Nature Plants. doi.org/10.1038/s41477-024-01810-z.
