기존 연구에서 식물에 다양한 펩타이드가 존재함이 밝혀졌으나, 그 다양한 종류에 비해 식물체 내에서의 구체적인 기능은 여전히 잘 알려지지 않았음. 최근 일부 모델식물에서 몇몇 펩타이드가 세포 외로 분비되고 이동하면서 식물 유래 면역 유도 물질인 damage-associated molecular patterns(DAMPs)로 작용하여 면역반응을 조절한다는 연구...

● 연구배경 ○ 현재 모든 분류학적 집단 (taxonomic group)은 전체 게놈의 10-20%에 해당하는 분류 집단 제한적인 유전자 (taxonomically restricted genes), 즉 ‘lineage-specific genes’을 갖는다는 것이 밝혀짐 (Khalturin et al., 2009). ○ 이런 ‘lineage-specific genes’ (종-특이 유전자)는 지금까지는 hypothetical proteins, expressed proteins, putative genes 등으로 불리며 관심을 받지 못했고 따라서 그들의 기능도 거의 알려진 바가 없음 (Daubin and Ochman, 2004; Domazet-Loso and Tautz, 2003; Gu et al., 2016) (그림 1). 그러나 최근 ‘lineage-specific genes’이 해당 종의 biotic/abiotic 환경에 대한 종 특이적 적응을 가능하게 한다는 점 때문에 그 높은 잠재적 가치를 주목 받게 되었음 (Chen et al., 2013; Hanada et al., 2008; Khalturin et al., 2009; Gu et al., 2016). ○ ‘Lineage-specific genes’ (종-특이 유전자)는 종 특이적 적응을 위해 특별히 진화한 젊은 유전자인 만큼 상당히 많은 부분이 biotic/abiotic stress에 관여하는 유전자(Hanada et al., 2008)이기 때문에 본 연구자는 종-특이 유전자의 경우 빠르게 진화하는 병원체에 대한 적응을 위해 병저항성 관련 유전자를 많이 포함하고 있다고 생각함. ○ 이에, 지금까지의 연구에서는 분자생물학적 연구의 어려움 때문에 종종 의도적으로 배제 되었던 ‘종-특이 유전자’인 ‘lineage-specific genes’을 한계점에 도달한 신규 유용 유전자 선발을 위한 pool로 사용하여 병저항성 관련 유용성을 밝히고, 최종적으로는 종간 교차 적용이 가능한 고부가 가치 유전자원으로 확보 하고자 함. ● 연구내용 1. Orphan genes in rice genome: 기존에 발표된 벼. 애기장대 등의 orphan genes을 예측한 논문들(Guo et al., 2007; Guo, 2013; Yang et al., 2009)을 통합 분석하여 벼의 게놈 상의 모든 orphan gene 후보군 작성. 또한 기존의 large-scale expression analysis에서 벼의 병 저항성 반응 중 발현이 특이적으로 증가하는 유전자들(differentially expressed genes) 선발. 2. Differentially expressed orphans: Orphan genes 중에서 저항성 반응 중에 특이적으로 발현이 증가하는 특정 orphan genes (differentially expressed orphan genes, DEOGs)의 locus ID를 모두 확보. 3. In vitro validation: 병저항성 중 특이적으로 발현이 증가할 것으로 예측된 orphan genes이 실제로 특이적인 발현 증가를 보이는지 실험적으로 검증. 4. Disease resistance-related orphans: 최종적으로 저항성 반응 중에 특이적으로 발현이 증가한 ‘병저항성 관련 orphan 유전자’ (disease resistance-related orphan genes)의 목록을 작성. 5. Pre-Evaluation of disease resistance-related orphans: 해당 orphan genes의 작용기작과 가치를 최대한 예측하여 향후 연구를 위한 후보 유전자들의 우선순위를 정하고자 함. 6. Transgenic studies in rice and Arabidopsis: 벼를 대상으로한 과발현체와 유전자교정체을 분석을 통해 ‘병저항성 관련 orphan 유전자들’의 기능을 연구. 또한 신속한 실험과 연구결과의 확장성을 위하여 애기장대에서 ‘병저항성 관련 orphan 유전자들을 과발현시켜서 병저항성 증가 여부 조사. 7. Resistance-conferring orphans: 기존에 연구된 바가 없는 ‘병저항성 관련 orphan 유전자들’을 새로운 자원으로 이해하고 다른 관련, 비관련 작물들로의 확장 연구를 위한 기틀을 마련.