서울시립대학교 환경원예학과 김승일 교수 연구팀이 식물 특이 전사인자 ZF-HD의 구조 및 기능의 진화 모델을 제시했다.

경희대학교 유전공학과 정기홍 교수팀과 공동으로 진행한 이번 연구 결과는‘Genomic basis of multiphase evolution driving divergent selection of zinc-finger homeodomain genes’라는 제목으로 생명과학 분야 국제 학술지 Nucleic acid research (IF=14.9)에 2023년 7월 3일 자로 온라인 게재됐다.

김승일 교수는“식물 뿐 아니라 동물 미생물 등 전체 생물계에 대한 비교 유전체 연구를 통해 ZF-HD 유전자들이 식물 특이적인 전사인자로 진화하는 과정에 대해 종합적으로 보여준 연구”라고 설명했다. 

연구팀은 식물 90종의 유전자 정보를 고도화해 해당 유전자군이 크게 두 가지의 주요 구조인 MIF(zinc-finger 도메인만을 포함한 유전자)와 ZHD(zinc-finger 및 homeobox 도메인을 포함한 유전자)로 구분된다는 것을 확인했으며, MIF의 경우 ZHD와 동일한 조상으로부터 기원한 MIF-Z와 ZHD와는 구별되는 독립적인 진화를 겪은 MIF-I 두 가지의 구조로 구분되는 것을 발견했다.

벼에서 MIF-I 기능을 분석해 MIF-I의 ZHD에 대한 대립적 억제 기능이 애기장대 뿐 아니라 전체 식물계통에서도 보존되어있음을 규명했고, 해당 기능을 통해 벼의 꽃밥과 꽃가루의 외부 표면 패턴 구성 조절에 관여한다는 것을 밝혀냈다.

식물 외 46,624개의 유전체(박테리아, 고세균, 원생생물, 균류, 동물 및 조류)분석을 통해, 마지막 공통생물조상(LUCA)에서 MIF 유전자가 조상유전자 형태로 존재했으며, 그 후, 식물에서 전사인자와, 전사인자 억제 유전자로 진화했음을 제시했다.

연구는 한국연구재단의 신진연구 및 중견연구, SRC 사업단 및 농촌진흥청의 신육종 사업단의 지원을 받아 수행됐다.

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