Plants have developed fine tuned photoreceptor system to convert external light into biological signals. Phytochromes are one of the photoreceptors responsible for red/far-red light. Because they are thought to have only serine/threonine kinase activity, they transmit the light signals through other interacting factors such as PIFs, FHY, LAF1, ELF and so on. However, currently known phytochrome interacting proteins are not enough to explain whole light signaling.
To extend understanding about phytochrome signaling mechanism, I searched Arabidopsis cDNA library and found new phytochrome interacting proteins. One is NPH3-L protein. And the nph3-l mutant show longer hypocotyl length suggesting their positive role for phytochrome-mediated inhibition of hypocotyl length.
Another interacting protein is TZP which is known as a transcriptional regulator localized in the nucleus. The TZP bound both phytochrome A and phytochrome B. The overexpression lines of TZP had longer hypocotyl length than that of wild type under red light condition, which means TZP act as a negative regulator in phytochrome B-mediated signaling.
In addition to the identification of phytochrome interacting factor, PIF3-signaling related protein was found by microarray analysis. RHA3B which is RING finger protein is likely to be regulated by PIF3. Through the results of mutant analysis, RHA3B was thought as a positive component in PIF3 signaling.
식물은 환경에 적응하기 위하여 외부 신호를 내부 신호로 바꾸는 메커니즘를 갖는다. 특히, 외부 환경에서 빛은 식물의 생장에 중요한 영향을 미치는 요소로써, 식물은 빛을 인지하기 위한 광수용체를 정교하게 발달시켰다. 애기장대에서는, 세 개의 주요 광수용체가 밝혀져 있으며 그 중 파이토크롬은 적외선과 적색 영역 파장의 빛을 인지하는 광수용체이다. 파이토크롬은 세린/트레오닌 키나아제 활성만을 가지므로, 하위의 상호작용 요소들을 통하여 빛 신호를 전달하는 것으로 알려져 있다. 그러므로 본 연구에서는 파이토크롬의 빛 신호 전달 메커니즘에 대한 이해를 넓히고자 새로운 상호작용 요소들과, 하위 인자들을 밝히는 연구를 수행하였다.
애기장대의 cDNA library 스크리닝을 통하여 파이토크롬 빛 신호 전달에 관여하는 요소인 NPH3-L와 TZP를 발견하였다. 이 둘은 in vitro 상에서 파이토크롬과 직접적인 상호작용을 보였다. NPH3-L는 mutation이 되었을 경우 길어지는 hypocotyl을 보이며 파이토크롬 신호 전달에서 positive 기능을 가진 요소로 생각된다. TZP는 a.a303-601 부분으로 파이토크롬과 상호작용을 하며, TZP 과발현하는 형질전환체에서는 hypocotyl 길이가 길어지므로 파이토크롬 신호 전달에서 negative 요소라는 결론을 내릴 수 있었다. 파이토크롬의 중요한 상호작용 인자 중의 하나인 PIF3로 수행한 microarray 분석에서는 RING finger domain을 가진 RHA3B가 파이토크롬 빛 신호 전달을 억제하는 PIF3 의 조절을 받으며, 더 나아가 PIF3 신호 전달의 positive 인자임을 밝혀냈다.
이번 연구에서 찾아낸 요소들은 파이토크롬 역할에서 positive 또는 negative 요소로 작용하며 현재까지 알려진 바로는 충분히 설명되지 않는 식물의 빛 신호 전달에 대한 새로운 시각을 제시하고 있다.
