Projects: Autophagy as initiator or executioner of cell death. Minina et al. Trends Plant Sci. 2014 Nov;19(11):692-7.

The Interplay between NLR and metacaspase in plant Immunity

식물의 면역 수용체(NLR)들은 병원균이 분비하는 병원성단백질(Effector)을 특이적으로 인지하고 다양한 신호전달기작을 통해 강력한 cell death를 일으키게 되는데, 이를 이해하는 것은 미래 병저항성 작물개발과 세포죽음이라는 세포사멸현상을 규명하는데 있어 중요한 부분입니다. 특히, 식물과 동물에는 진화적으로 유사한 NLR들이 존재하며 그 작용기작은 명확하게 알려져 있지 않습니다. 식물은 짝을 이루어 기능하는 Paired NLRs을 갖고 있습니다. 이 두 NLR 단백질은 병원균이 분비하는 effector를 인지하고, 하위로 신호를 전달하는 과정에 있어 역할이 분담되어 있습니다. 이는 동물에서 NLRC4와 NAIPs들의 조합에 따라 특정 병원균의 Ligands를 인지하여 inflammasomes을 형성하여 면역반응을 유도하는 것과 상당히 유사합니다. 그 과정에는 다양한 cofactor들이 필요합니다. 식물은 동물에 존재하는 caspase와는 진화적으로 다른 형태의 metacaspase(MC)가 존재합니다. 기존에 MC1과 MC2는 caspase활성을 갖으며, 식물면역반응에 있어 각각 positive 또는 negative regulator로 작용한다고 보고가 있었습니다. 본 연구에서는 식물/동물모델에서의 진화적인 관점에서의 paired NLR과 MC1/MC2와 genetic/physical 상호작용함을 바탕으로 식물면역시스템의 작용기작과 신호전달기작을 식물분자유전학, 분자세포생물학, 단백질체학, 구조생물학적 방법들을 통해 밝히고자 합니다.

The programmed cell regulation between autophagy and metacaspase

오토파지(autophagy)는 자가소화작용의 하나로, 불필요하거나 기능하지 않는 세포 구성성분을 분해하는 항상성 기작입니다. 오토파지는 식물의 발달, 생리, 환경스트레스, 및 병방어 등 모든 부분에 연결되는 중요 고리입니다. 앞서 언급한 metacaspase과 autophagy 사이에 유전학적으로도 그 기능이 서로 연관되어 있다는 보고와 아직 보고되지 않은 직접적인 단백질 상호작용결과를 바탕으로 세포사멸과 항상성유지라는 현상을 분자적 수준에서 이해하고 그 작동기작을 규명하는 연구를 하고자 합니다.

Engineering of NLR, metacaspase, and autophagy in crops

작물의 지놈데이터들을 활용하여 중요 NLR과 metacaspase 및 autophagy-related gene들을 분석하고, 유전자에디팅 기술과 Golden Gate유전자 클로닝 기법을 가지과 작물에 적용하고자 합니다. 이를 통해, 식물면역작용에서 발생하는 진화적, 보존적인 세포사멸현상을 분자적 수준에서 규명하고 이를 활용하여 실제 우수한 작물개발에 기여하고자 합니다.

Genome engineering for biomaterial production

식물은 안정적인 바이오소재를 생산하기에 적합한 기반이 될 수 있습니다. 동물소재 생산에 다양한 규제와 안정성 및 안전성을 확보하는데 있어 식물을 활용은 그 대안으로 떠오르고 있습니다. 식물을 활용한 자연친화적 바이오소재개발을 위한 연구를 통해 기초에서 응용으로 이어지는 유용기술을 개발하고자 합니다.