지도교수: 공삼근
분자세포학
본 연구실은「엽록체운동의 분자메커니즘」과 이를 「작물의 생산성 향상」에 응용하는 연구들을 진행하고 있다.
엽록체운동은 시시각각 변동하는 광환경에서 광합성의 효율화 및 강한 빛에 의한 광저해를 피하기 위한 식물의 생존에 필수적인 생리현상이다. 지구상의 모든 식물은 엽록체운동을 보이며, 강한 빛에 유도되는 도피운동이 결손된 phot2 변이체는 생존이 불가능하다.
한편, 광저해를 유도하는 빛의 강도 이하에서는 phot2 변이체의 세포는 엽록체가 항상 표면에 집결하므로 도피반응을 보이는 야생형에 비해 광합성 효율이 향상되어 식물생장이 촉진된다. 이는, 엽록체운동이 광합성의 효율과 생존 등 식물의 생산성에 직접 관여하며, 특히 원예작물과 같이 인공적인 생육조건에 최적화한 작물을 개발하는 응용연구의 가능성을 보여주고 있다.
엽록체는 세포막과 결합하며, 빛의 방향과 강도를 인식하여 세포 내 최적의 위치를 찾아 이동한다 (그림 1). 이와 같은 다이나믹한 엽록체운동의 분자 메카니즘은 엽록체 액틴 필라멘트 (chloroplast actin filament, 이하 cp-actin)의 발견과 다이나믹스 및 제어 인자들의 기능을 통해 그 실체가 조금씩 밝혀지고 있다.
[그림 1] 청색광 세기 및 위치에 의한 엽록체의 재배치
[그림 2] 청색광 수용체 phot1과 phot2에 의해서 조절되는 cp-actin의 재배치(Kong et al., 2013 Plant Cell 변경)
[그림 3] CHUP1 Signaling Complex (CSC)에 의한 cp-actin 중합 분자모델