Introduction
최규하 교수는 POSTECH 교수로 재직 중이며 식물유전체재조합 연구실의 연구책임자이다. 식물의 감수분열(meiosis)과 교차 재조합(crossover recombination)을 중심으로 연구를 진행 중이다.
식물 교차 재조합 (meiotic crossover recombination in plants)
본 연구실은 모델 식물 애기장대에서 감수분열 동안 재조합(meiotic recombination)의 분자적 기전을 연구한다. 식물 감수분열은 꽃의 암술, 수술의 meiocyte에서 일어나며 haploid인 sperm, egg cell를 만든다. 이들 반수체 세포들은 수정을 통해 다음 세대의 diploid 식물이 된다. 특히 감수분열 I에서는 상동 염색체(homologous chromosome) 사이에 교차(crossover)가 일어나 자손의 유전적 다양성을 증가시키며 식물 육종에 중요한 역할을 한다. 교차 재조합은 많은 수의 DNA double-strand breaks (DSBs)에 의해서 시작하지만 이들 DSBs 중 약 5%만이 수선 과정을 거쳐 교차가 된다. 상동 염색체상의 교차 수는 1개는 필수적이지만 그 이상은 억제되어 2-3개 경우도 드물다. 설령 상동 염색체 사이에 두개의 교차가 발생하더라도 이들 교차는 서로 멀리 떨어져서 발생한다(교차 간섭, crossover interference). 교차 수와 빈도는 교차촉진자(pro-crossover factors), 교차억제자(anti-crossover factors) 및 epigenetic factor들에 의해서 조절된다. 따라서 식물 교차 연구를 통한 교차 수와 위치 조절은 apomixis, haploid inducer, reverse breeding과 함께 새로운 육종 기술 개발에 중요한 기여를 한다.
최첨단 교차 재조합 연구 방법
본 연구실이 사용하는 최천단 교차 재조합 연구 방법은 다음과 같다.
유전학적 스크리닝 (forward genetic screening): 교차 재조합의 분자적 기전을 밝히기 위해서 우리는 교차 빈도 증가 또는 감소하는 돌연변이들을 찾는 유전학적 스크리닝을 수행한다. 특히 형광 종자 및 형광 꽃가루 교차 리포터 시스템(seed or pollen fluorescence tagged lines, FTLs)을 활용하고 딥러닝 기반 이미지 분석을 통해 교차 빈도를 정교하고 신속하고 대량으로 분석이 가능하다. 돌연변이로는 EMS, activation-tagging 을 활용한다.
유전체 교차 지도 작성 (genome-wide crossover map): Next-generation sequencing 기술을 활용하여 96개 F2 식물체들을 동시에 시퀀싱하여 교차 위치를 정확히 탐지한다 (genotyping-by-sequencing, GBS).
Immuno-cytology: 교차 과정은 감수분열 동안 염색체의 dynamics와 연관되어 있다. DSB 형성시 leptotene은 axis-loop 구조을 만들고, 이후 DSB 수선 시 zygotene의 상동염색체는 pairing이 일어나고 pachytene에서는 상동염색체간 synaptonemal complex를 통해 synapsis을 이룬다. 교차는 pachytene 말기와 diplotene, diakinesis에서 MLH1의 immunostaining을 통해 확인이 가능하다. 또한 axis element, DSB foci, ZMMs (pro-crossover factors)들 역시 immunocytology을 통해 확인한다.
Advanced genomic approaches: SPO11-oligo sequencing, pollen-typing, mei-ChIP seq, Nuc-seq, ATAC seq, mei-INTACT, meiMIGS, meiOE, mei-dCas9-Suntag/VP64 or SRDX 등 새로운 연구법들을 활용하고 개발한다.
Education
BS., Seoul National University (2000)
MS., Seoul National University (2002)
Ph.D., Seoul National University (2007)
Career
2007~2010: Postdoctoral research fellow, Seoul National University, Korea
2010~2012: Postdoctoral research EMBO fellow, University of Cambridge, UK
2012~2016: Postdoctoral research associate, University of Cambridge, UK
2016~2017: Research Professor, Gyeongsang National University, Korea
2017.02~2021.02: Assistant Professor, Department of Life Sciences, POSTECH
2021.03~Present: Associate Professor, Department of Life Sciences, POSTECH
Major Awards/Honors
EMBO long-term fellowship (2010-2011)
SUHF Young Investigator Fellowship (2017-2022)
편집 | 연세대학교 홍주연
