뿌리 형성 및 성장에서의 cell cycle에서 SHR 및 SCR의 역할
Abstract
세포 분열을 정밀하게 제어하는 것은 다세포 생물의 발달 과정에서 올바른 패턴 형성과 성장을 위해 필수적입니다. 그러나 새로운 조직 패턴을 만들어내는 *형성 분열(formative division)과 성장을 촉진하는 증식 분열 사이의 조화는 아직 충분히 이해되지 않았습니다.
애기장대(Arabidopsis) 뿌리의 stem cell niche에서 형성 분열을 위해 필요한 전사인자로 SHORTROOT(SHR)과 SCARECROW(SCR)이 있습니다. 이 논문에서는 세포 주기 초기에 SHR과 SCR의 농도가 분열면의 방향을 결정하며, 이는 형성 분열 또는 증식 분열로 이어진다는 것을 밝혔습니다. 살아있는 뿌리의 단일 세포에서 SHR과 SCR의 동적 변화를 연구하기 위해, 연구진들은 정량적이고, 장기간에 걸쳐, 그리고 48시간까지 매 15분 주기로 light sheet와 confocal microscopy 기법을 사용했습니다. SHR 유도 시스템을 통한 직접적인 제어를 통해, 연구진들은 기존의 *bistable model을 넘어서 SHR-SCR 유전자 조절 네트워크의 새로운 특성을 확인하고 shr 돌연변이에서 형성 분열을 복구하는데 필수적인 요소들을 식별할 수 있었습니다. SHR과 SCR의 동적 변화는 bistable system에서 발생할 것이라고 예측한 바와 일치하지 않으며, 형성 분열을 위해서는 세포 주기 초기에만 낮은 일시적 농도가 요구된다는 것을 발견했습니다.
이 결과들은 발달 조절 요소들이 어떻게 패턴 형성과 성장을 직접 조정하는지에 대한 새로운 메커니즘을 제시합니다.
* 형성 분열(formative division): 새로운 조직 패턴을 생성하는 세포 분열 과정.
* bistable model: 두 가지 안정된 상태를 가질 수 있는 유전자 조절 네트워크의 동적 행동을 설명하는 이론.