식물 바이러스병은 작물 생산량 손실을 일으키는 주요 병원균 중 하나로, 돌연변이 발생이 빈번하고 치료 약제가 개발되어 있지 않아 방제가 매우 어렵다. 이러한 바이러스병을 방제하기 위한 가장 효과적인 방법은 저항성 품종을 재배하는 것이며, 바이러스 저항성 품종을 개발하기 위해서는 바이러스와 기주 식물 간의 다양한 유전자적 상호작용에 대한 정확한 이해가 필요하다. 식물의 열성 저항성은 병원체가 살아가는데 필요한 식물 유전자가 결핍되었을 때 획득되는데, 우성 저항성에 비해 넓은 범위의 저항성을 발현하고 돌연변이 출현에 쉽게 저항성이 상실되지 않는 특성을 보인다. 본 연구에서는 열성 저항성을 유도할 수 있는 유전적 자원을 확보하기 위해 우리 나라 고추에 심각한 피해를 입히는 것으로 잘 알려진 오이모자이크 바이러스 (CMV)와 상호작용하는 기주 유전자를 밝히고자 했다. 우리는 CMV의 기주 유전자를 구명하기 위하여 단백체 및 전사체 분석을 실시하였다.단백체 분석에서는 CMV 감염성 클론에 FLAG과 HA tag을 붙여 CO-IP와 LC-MS/MS를 통해 후보 기주 인자를 찾으려고 했으며, 접종 후 N.benthamiana에서 감염성이 유지된 FLAG-2a 클론을 이용하여 Co-IP와 LC-MS/MS 분석을 통해 다양한 후보 유전자를 찾아냈다. 또한, 형광 단백질을 재조합한 1a와 2a 단백질의 세포 내 localization을 관찰하여 후보 유전자들의 작용 위치를 예상할 수 있었다. 우리는 또한 고추에서 CMV 증상 발현 과정 동안 조절되는 기주 유전자를 밝히기 위해 RNA 시퀀싱 분석을 이용하였다. GO term과 KEGG pathway를 이용한 DEG의 비교 분석 결과 주로 스트레스 반응 관련 유전자들과 호르몬 관련 유전자들이 CMV의 감염으로 주로 조절되는 것을 확인하였다. 특히, 호르몬 중에서 특히 에틸렌 합성과 신호전달 관련 DEG들이 CMV 감염에 의해 상향 조절되었다. 실제 GC분석 결과, CMV 감염 시 에틸렌 생산이 증가하였으며, 외부에서 에틸렌을 처리했을 때 처리 농도의 증가에 따라 증상이 심해지고 CMV 축적량도 증가하는 것을 확인하였다. 추가적으로, 세포 분열 조절과 관련된 유전자들은 주로 하향 조절되는 것이 확인되었다. CMV 감염 시 호르몬과 세포 주기 관련 기주 유전자들이 조절되는 것은 CMV의 대표적인 mosaic, chlorosis, stunting 증상과 관련이 있을 것으로 보인다. 본 연구 결과는 오이모자이크바이러스의 증식에 필수적인 다양한 기주 인자를 밝혀내기 위한 중요한 기초 자료가 될 것이며, 이를 통해 열성 저항성 작물 개발을 위한 유용한 유전적 자원이 확보될 수 있을 것으로 사려된다.
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Proteomic and Transcriptomic Identification of Host Factors Associated with Susceptibility to Cucumber Mosaic Virus
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