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옥신: 식물발생 변화의 유발인자

전문가 제언: ○ 생명체가 변하는 환경에 반응하는 생존전략은 동물과 식물 간에 상당한 차이가 있다. 신경, 근육계통이 없는 고착성인 식물은 발생, 대사 등의 변화로 이에 대응하는 진화를 이룩하였다. 그럼에도 불구하고 이를 조절하는 호르몬은 고등식물에서, 그 종류가 포유동물 같은 고등동물에 비하면 극히 제한되어 있다. 이는 비교적 특정한 직무내용을 가진 동물호르몬에 비하여 식물호르몬은 특유의 다능성(versatility)을 갖는다는 특징으로 설명된다. 식물호르몬의 신호체계는 다른 호르몬, 또는 다른 신호와 광범위한 crosstalk 수법을 활용한다.

○ 지난 백 년 동안 옥신(IAA, indole-3-acetic acid)에 대한 많은 연구가 이루어졌지만 식물세포에서 옥신을 인식하는 수용체의 정체가 밝혀진 것은 21세기에 들어오고 난 후였다. 전통적으로 호르몬 신호체계의 개념은 수용체가 신호와 결합하면 allosteric한 입체구조의 변화를 일으키고, 이 변화가 하류(downstream) 신호경로를 활성화함으로 궁극적으로 전사조절인자가 활성화되고, 따라서 특정유전자의 전사가 활성화한다.

○ 그러나 이제 알려진 옥신 수용체는 Ub(ubiquitin) E3 ligase의 성분 TIR1이라는 F box 단백질로 옥신이 여기 붙으면 AUX/IAA라는 전사억압인자를 Ub화하여 이를 프로테오솜에서 분쇄한다. 옥신이 TIR1에 붙으면 여기서 TIR1의 입체구조가 변화하는 것이 아니고 옥신이 TIR1과 AUX/IAA의 결합을 안정화하는 접착제 역할을 하는 것이다. 그러면 이때까지 전사억압인자 때문에 실력발휘를 못했던 ARF라는 옥신 특정 전사조절인자가 활성을 되찾아 옥신 특정유전자의 전사가 일어난다.

○ ARF는 구성적으로 constitutive 하게 발현되는 단백질이다. 말하자면 원래는 옥신 특정유전자의 발현이 일어나는 것이 default 상태인데, 옥신이 하는 일은 ARF의 억압인자 AUX/IAA를 분해하여 이로부터 ARF를 해방시켜줌으로써 옥신특정유전자 전사를 일으키는 것이다.

저자: Vanneste, S, Friml, J
자료유형: 학술정보