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김정묵 / Kim, Jungmook
  • 전남대학교 바이오에너지공학과 교수
농생대 4호관 313호
1978-1982 : 고려대학교 식품공학과, 학사
1982-1984 : 한국과학기술원 생물공학과, 석사
1988-1993 : Department of Biochemistry and Biophysics, Texas A&M University, Texas, USA, 박사
(Thesis advisor: Prof. John E. Mullet)
1993.10 ~ 1996: Postdoctoral fellow.
University of California at Berkeley, California, USA (Advisor: Prof. Athanasios Theologis)

1996.6 ~ 1998.5: Postdoctoral fellow.
The Scripps Research Institute, California, USA (Advisor: Prof. Stephen P. Mayfield)

1998.6 ~ 2003.8: Principal investigator.
Kumho Life and Environmental Science Laboratory, Gwangju, Korea

2003.9 ~ 2005.1: Principal researcher.
Agricultural Plant Stress Research Center, Chonnam National University, Gwangju, Korea

2005.2 ~ 2009.3: 조교수. 전남대학교 식물생명공학부

2009.4 ~ 2010.2: 부교수 전남대학교 식물생명공학부

2010.3 ~ 2012.2: 초대학과장, 전남대학교 바이오에너지공학과

2009.4 ~ 2013.8: 단장, 세계수준의연구중심대학, World Class University (WCU),
녹색에너지기초기술및개발연구사업단

2010.3 ~ 2014.3: 부교수, 전남대학교 바이오에너지공학과

2014.4 ~ Present: 교수, 전남대학교 바이오에너지공학과
1. 2004년도 우수연구성과 30선 (한국과학재단) (기초과학연구사업)
"저온스트레스 신호전달경로 및 신호전달네트워크 규명"

2. 2005년도 대표적 우수연구성과 50선 (한국과학재단)
(기초과학연구사업, 특정연구개발사업, 원자력연구개발사업)
"꽃 피는 시기와 저온 스트레스 신호전달 네트워크 규명"

3. 한국의 대표적 기초연구성과 30선 선정 (한국과학재단, 2005)
"개화시기와 저온 스트레스의 신호 전달 네트워크 규명"

4. 국가개발사업 우수연구성과 100선 (과학기술혁신본부, 한국과학기술평가원, 2006)
“개화시기와 추위조절 유전자 발견”
1. 식물체의 저온신호 인지, 전달 및 네트워크 연구.
2. 식물호르몬 옥신 신호전달.

식물세포신호전달 및 바이오매스조절 연구


에너지원으로서 재생산 가능한 셀룰로오스계의 바이오연료를 식물체로부터 대량 공급하기 위해서는 바이매스 함량을 증진시키기 위한 과학적 방안이 개발되어야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위한 일환으로 식물의 환경요인으로 인한 천연재해로부터 식물생산 수율 증가, 열악한 환경에서 생장할 수 있는 식물체의 개발 및 식물의 성장발달 조절을 통한 바이매스의 증진방안 등이 필요하다. 식물은 움직일 수 없는 고유한 특성 때문에 식물체의 외부 환경변화에 대한 반응은 호르몬, 빛, 대사 네트워크, 식물 성장 및 발달 등 시스템적으로 대응하여 적응한다. 따라서 식물의 성장과 발달을 이해하기 위해서는 이러한 복잡한 변화의 네트워크가 규명되어야 한다. 본 연구실은 식물성장 및 발달 조절과 외부스트레스환경에 대한 식물반응을 조절하는데 주요한 세포신호전달경로를 연구한다. 이러한 연구결과들은 디자이너에 기초한 식물성장 및 발달 그리고 환경저항성 조절을 통하여 바이오매스 증진의 궁극적인 목표를 달성하는데 효과적으로 사용될 것이다.


(1) 식물호르몬 옥신(auxin)의 세포신호전달 규명
옥신은 주요 식물성장 호르몬으로서 배 형성, 뿌리 및 어린 싹 형성, 기관 형성, 굴중성, 굴광성, 노화 등에 이르기까지 거의 모든 측면의 성장과 발생을 조절한다. 많은 유전학적 분자생물학적 생화학적 연구들은 이러한 과정의 대부분이 Aux/IAA 와 transcription factor인 Auxin Response Factors (ARFs) 간의 상호작용에 의해 이루어진다는 것을 시사하고 있다.

애기장대에는 23개의 ARF 와 29개의 Aux/IAA 유전자가 존재한다. ARF 단백질들은 Auxin Response Element (AuxRE) 라고 하는 DNA 서열에 결합하여 전사를 활성화 하거나 억제한다. 이들 단백질의 생리학적 기능이 많이 밝혀져 있는데, 예로서, ARF5/MONOPTEROS는 배 형성과 유관조직 발달에, ARF7/NOHPHOTOTROPHIC-HYPOCOTYL4는 굴성(tropism)에, ARF3/ETTIN는 꽃 기관 발달에 관여하는 것으로 나타났다. Aux/IAA는 옥신 early gene family중의 하나로서, ARF와의 단백질 상호작용을 통하여 ARF의 기능을 억제함으로써 옥신에 의한 유전자 발현을 조절한다.


본 연구실은 식물호르몬에 의한 식물의 생장조절과 신호전달 네트워크를 연구하기 위하여 옥신에 의해 강하고 매우 빠르게 발현되는 IAA1 유전자를 glucocorticoid receptor의 hormone binding domain (GR)과 fusion으로 발현되게끔 하되, 단백질 안정성을 높인 iaa1-GR construct를 제작, 스테로이드 호르몬 유도성 작용 방법을 이용하여 하부 유전자를 발굴하여 기능을 규명하고 있다. iaa1은 세포핵에서 굴중성과 굴광성을 포함하여 매우 다양한 옥신 반응을 조절하며 또한, 세포길이 확장 혹은 세포 분열에도 영향을 미친 것으로 나타났다. Microarray 분석으로 iaa1의 잠재적 하부조절 유전자들을 확인하고, 대표 유전자들의 발현 및 조절양태에 관한 다양한 정보를 확보하였다. 이들 유전자들의 옥신 반응 에서의 식물의 성장발달과정에서의 생물학적 조절기능과 생리, 생화학적 기능기전을 규명 한다. 확보된 iaa1 하부조절 유전자들의 T-DNA 삽입(기능상실)돌연변이 애기장대의 분리 및 분석, 교배를 통한 다중 돌연변이체 제작 및 분석, protein-protein interaction, sense, antisense, dominant negative mutation, inducible RNAi, protoplast를 이용한 전이적 유전자 발현기법, microarray 등 다양한 분자생물학적, 세포생물학적, 생화학적 방법, 생명정보학적, 시스템 생물학적 방법 등이 이용될 것이다. 특히 식물성장 및 측면 발달과정에서 중요하게 관여하고 있는 것으로 여겨지는 LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN (LBD) 유전자의 기능 연구에 집중될 것 이다. LBD 유전자는 식물체에서 특이적으로 발견되는 전사조절기능을 갖는 것으로 추정되는 유전자들로써 식물체의 측면기관에서 주로 발현된다. 식물 데이터베이스에 따르면 LBD 도메인을 가지고 있는 유전자가 애기장대에는 43개가 있는 것으로 알려져 있으나, 대다수의 유전자의 기능은 밝혀져 있지 않다. LBD 유전자는 주요 작물인 벼와 옥수수에도 다수 발견되며 식물발달과 구조형성에 관여하는 것으로 보여 진다. 본 과제가 추구하는 최종 연구목표는 식물호르몬 작용기전의 신호전달과정을 분자수준에서 규명함으로써 식물 생장 및 발달과정을 이해하고 이러한 연구결과에 기초하여 바이오에너지 생산에 필요한 식물체의 바이오매스 증진향상에 기여하고자 한다.


(2) 저온신호의 인지 및 세포신호전달과정 과 네트워크 규명
식물의 저온에 대한 반응 및 적응은 식물학적으로 그리고 농업적으로도 매우 중요한 특성으로서 식물의 지리학적 분포 및 농작물의 수율에 지대한 영향을 미친다. 식물체는 저온에 일정 기간 노출되면 동결온도에 저항성을 부여하는 많은 유전자들을 발현시켜 이후의 동결조건에서도 살아남도록 적응하는 기전을 가지고 있으며, 이러한 기전은 환경변화에 대한 적응을 최적화하기 위하여 거미줄처럼 연결된 복잡한 신호전달네트워크 상에서 작동하는 것으로 여겨지고 있다.


본 연구실에서는 식물체내에서 저온신호를 인지 전달하여 세포핵 내에서 유전자발현에 이르는 신호전달 과정에 관련된 구성성분 유전자의 분리와 작용기전 및 여타 신호전달과의 crosstalk을 규명하기 위하여 표적-유전학적 접근방식 과 역 유전학적 접근방식을 사용 연구를 수행하였다. 표준식물체인 애기장대에 표적 분자유전학적 방법(targeted-genetic approach)을 적용하여, 저온반응과 식물발달 등 저온 외의 다른 신호경로에 동시에 변이가 일어난 돌연변이체를 분리, 저온신호전달경로와 신호전달 네트워크를 연구 하였다. 그 중 개화시기가 가장 늦어진 acg1 돌연변이체를 유전학적, 생리학적, 분자생물학적 방법을 적용 분석한 결과, FVE (=ACG1) 가 FLC 개화억제 유전자의 활동을 조절하여 꽃 피는 시기를 조절할 뿐만 아니라, 저온 유도성 유전자의 발현을 조절한다는 것을 규명하였다. 규명한 FVE 유전자는 인간의 안암 유전자 단백질 retinoblastoma에 결합하는 음성 조절인자와 유사한 단백질을 암호화하고 있고, 전사억제에 관여하는 histone deacetylase complex의 한 구성성분이며, 크로마틴 히스톤 단백질의 acetylation 통해 FLC 와 저온 유도성 유전자의 발현을 조절하는 것으로 보여 진다. 아울러 온도가 떨어지면 개화시기를 늦춤으로 생존율을 증가시키는 분자 원리의 기반을 유전자의 활동 측면에서 수립하였다. FVE가 구성하는 단백질 복합체의 구성성분과 역할 등을 생화학적으로 규명하여 저온반응과 식물발달과의 신호네트워크를 분자수준에서 이해하고자 한다.


아울러, 저온 신호에 의해 초기에 발현되는 신호전달 구성성분유전자들의 기능규명 연구를 수행하고 있다. 역 유전학적 방법으로 분리한 초기저온 발현 유전자중 애기장대 two-component system중의 하나인 ARR7을 중심으로 cytokinin receptors를 통한 신호전달경로와 저온을 포함한 여러 환경신호와의 연계성 규명 연구를 수행하였다. 연구결과 cytokinin 신호전달시스템이 저온 등의 환경신호를 인지 전달할 수 있으며 식물의 생장을 억제하는 비용으로 환경저항성을 최대화하는 방향으로 적응하는 것으로 시사하였다. 현재 two-component system이 저온신호를 인지하는 기전과 이것에 의한 식물의 적응기전 및 신호전달 네트워크를 분자수준에서 규명하는 연구를 수행하고 있다.

1. Han Woo Lee, Jong Hwa Park, Moung Yeon Park, and Jungmook Kim,* (2014) GIP1 may act as a coactivator that enhances transcriptional activity of LBD18 in Arabidopsis. Journal of Plant Physiology. 171: 14-18. *Corresponding author.


2. Na Young Kang, Chuloh Cho, and Jungmook Kim* (2013) Inducible expression of Arabidopsis Response Regulator 22 (ARR22), a type-C ARR, in transgenic Arabidopsis enhances drought and freezing tolerance. PLOS ONE. 8(11): e79248. *Corresponding author.

 

3. Han Woo Lee and Jungmook Kim* (2013) EXPANSIN17 upregulated by LBD18/ASL20 promotes lateral root formation during the auxin response. Plant and Cell Physiology. 54(10): 1600-1611. *Corresponding author.

 

4. Na Young Kang, Han Woo Lee, and Jungmook Kim* (2013) The AP2/EREBP gene PUCHI coacts with LBD16/ASL18 and LBD18/ASL20 downstream of ARF7 and ARF19 to regulate lateral root development in Arabidopsis. Plant and Cell Physiology. 54(8): 1326-1334. *Corresponding author.


5. Won-Chan Kim, Joo-Yeol Kim, Jae-Heung Ko, Jungmook Kim, and Kyung-Hwan Han* (2013) Transcription factor MYB46 is an obligate component of the transcriptional regulatory complex for functional expression of secodary wall-associated cellulose synthases in Arabidopsis thaliana. Journal of Plant Physiology. 170: 13741378. 

 

6. Han Woo Lee, Min-Jung Kim, Moung Yeon Park, Kyung-Hwan Han and Jungmook Kim* (2013) The conserved proline residue in the LOB domain of LBD18 is critical for DNA-binding and biological function. Molecular Plant. 6(5): 17221725. *Corresponding author.

 

7. Jin Jeon and Jungmook Kim* (2013) Cold stress signaling networks in Arabidopsis. Journal of Plant Biology. 56: 69-76. *Corresponding author.

 

8. Jungmook Kim* and Jin Jeon (2013) Cold signaling via the two-component signaling system. Molecular Plant. 6(1): 15-17. *Corresponding author.

 

9. Jungmook Kim* and Han Woo Lee (2013) Direct activation of EXPANSIN14 by LBD18 in the gene regulatory network of lateral root formation in Arabidopsis. Plant Signaling & Behavior. 8(2): e22979. *Corresponding author.

 

10. Jin Jeon and Jungmook Kim* (2013) ARABIDOPSIS RESPONSE REGULATOR 1 (ARR1) and ARABIDOPSIS HISTIDINE PHOSPHOTRANSFER PROTEIN 2 (AHP2), AHP3, and AHP5 Function in Cold Signaling. Plant Physiology. 161(1): 408-424. *Corresponding author.

 

11. Hongjiang Li, Tongda Xu, Deshu Lin, Mingzhang Wen, Mingtang Xie, Jerome Duclercq, Agnieszka Bielach, Jungmook Kim, G. Venugopala Reddy, Jianru Zuo, Eva Benkova, Jiři Friml, Hongwei Guo, Zhenbiao Yang* (2013) Cytokinin signaling regulates pavement cell morphogenesis in Arabidopsis. Cell Research. 23: 290-299. 

 

12. Han Woo Lee, Min-Jung Kim, Nan Young Kim, Sung Haeng Lee, and Jungmook Kim* (2013) LBD18 acts as a transcriptional activator that directly binds to the EXPANSIN14 promoter in promoting lateral root emergence of Arabidopsis. Plant Journal. 73(2): 212-224. *Corresponding author.

 

13. Won-Chan Kim, Jae-Heung Ko, Joo-Yeol Kim, Jungmook Kim, Hyeun-Jong Bae, and Kyung-Hwan Han* (2013) MYB46 directly regulates the gene expression of secondary wall-associated cellulose synthases in Arabidopsis. Plant Journal. 72: 26-36. 

 

14. Young Sam Go, Saet Buyl Lee, Hae Jin Kim, Jungmook Kim, Hyo-Young Park, Jeong-Kook Kim, Kyomi Shibata, Takao Yokota, Kiyoshi Ohyama, Toshiya Muranaka, Simeon Arseniyadis and Mi Chung Suh* (2012) Identification of the unusual triterpenoid pathway via marneral synthase, which is critical for Arabidopsis growth and development. Plant Journal. 72: 791-804. 

 

15. Na Young Kang, Chuloh Cho, Nan Young Kim, and Jungmook Kim* (2012) Cytokinin receptor-dependent and receptor-independent pathways in the dehydration response of Arabidopsis thaliana. Journal of Plant Physiology. 169: 1382-1391. *Corresponding author.

 

16. Min-Jung Kim and Jungmook Kim* (2012) Identification of nuclear localization signal in ASYMMETRIC LEAVES2-LIKE18/ LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN16 (ASL18/LBD16) from Arabidopsis. Journal of Plant Physiology. 169: 1221-1226. *Corresponding author.

 

17. Jin Jeon and Jungmook Kim* (2011) FVE, an Arabidopsis homologue of the retinoblastoma-associated protein that regulates flowering time and cold response, binds to chromatin as a large multiprotein complex. Molecules and Cells. 32: 227-234. *Corresponding author.

 

18. Jin Jeon, Nan Young Kim, Sunmi Kim, Na Young Kang, Ondrej Nova´k, Su-Jin Ku, Chuloh Cho, Dong Ju Lee, Eun-Jung Lee, Miroslav Strnad, and Jungmook Kim* (2010) A Subset of Cytokinin Two-component Signaling System Plays a Role in Cold Temperature Stress Response in Arabidopsis. The Journal of Biological Chemistry 285: 2337123386. *Corresponding author.

 

19. Seo, P.J., Kim, M.J., Park, J.-Y., Kim, S.Y., Jin Jeon, J., Lee, Y.H., Kim, J., and Park.. C.M. (2010) Cold activation of a plasma membrane-tethered NAC transcription factor induces pathogen resistance response in Arabidopsis. Plant Journal 61: 661-671.

 

20. Seo, E., Lee, H., Jeon, J., Park, H., Kim, J., Noh, Y.-S., and Lee, I. (2009) Crosstalk between cold response and flowering in Arabidopsis is mediated through the flowering-time gene SOC1 and its upstream negative regulator FLC. Plant Cell 21: 3185-3197.

 

21. Lee, H.-W., Kim, N.-Y., Lee, D.-J., and Kim, J.* (2009) LBD18/ASL20 regulates lateral root formation in combination of LBD16/ASL18 downstream of ARF7 and ARF19 in Arabidopsis. Plant Physiology 151: 1377-1389. *Corresponding author.

 

22. Lee, D.J., Park, J.-H, Lee, H.-W., and Kim, J.* (2009) Genome-wide analysis of the auxin-responsive transcriptome downstream of iaa1 and its expression analysis reveal the diversity and complexity of auxin-regulated gene expression. Journal of Experimental Botany 60: 3935-3957. *Corresponding author.

 

23. Ku, S.-J., Park, J.-Y., and Kim, J.* (2009) Overexpression of IAA1 with domain II mutation impairs cell elongation and cell division in inflorescence and leaves of Arabidopsis. Journal of Plant Physiology 166: 548-553. *Corresponding author.

 

24. Lee, D.J., Kim, S.-M., Ha, Y.-M., Park, J.-Y., and Kim, J.* (2008) Phosphorylation of Arabidopsis response regulator 7 (ARR7) at the putative phosphor-accepting site is required for ARR7 to act as a negative regulator of cytokinin signaling. Planta 227: 577-587. *Corresponding author.

 

25. Park, J.-E., Park, J.-Y., Kim, Y.-S., Staswick, P.E., Jeon, J., Yun, J., Kim, S.-Y., Kim, J., Lee, Y.-H., and Park, C.-M. (2007) GH3-mediated auxin homeostasis links growth regulation with stress adaptation response in Arabidopsis. Journal of Biological Chemistry 282: 10036-10046.

 

26. Lee, D.J., Park, J.-Y., Ku, S.-J., Ha, Y.-M., Kim, S., Kim, M.D., Oh, M.-H., Kim, J.* (2007) Genome-wide expression profiling of ARABIDOPSIS RESPONSE REGULATOR 7 (ARR7) overexpression in cytokinin response. Molecular Genetics and Genomics 277: 115-137. *Corresponding author.

 

27. Chung, H.S., Ryu, M.Y., Park, M.J., Lee, M.M., Bahk, Y.-Y., Kim, J., Pai, H.S., and Kim, W.T. (2006) Heterologous expression and molecular and cellular characterization of CaPUB1 encoding a hot pepper U-box E3 ubiquitin ligase homolog. Plant Physiology 142: 1664-1682.          

 

28. Lee, J.-H., Kim, D.-M., Lee, J.H., Kim, J., Bang, J.W., Kim, W.-T., and Pai, H.-S. (2005) Functional characterization of NtCEF1, an AP2/EREBP-type transcriptional activator highly expressed in tobacco callus. Planta 222: 211-224.

 

29. Lim, M.-H., Kim, J., Kim Y.-S., Chung, K.-S., Seo, Y.-H., Lee, I., Kim, J., Hong, C.B., Kim H.-J., and Park, C.M. (2004) A new Arabidopsis gene, FLK, encodes an RNA-binding protein with K homology motifs and regulates flowering time via FLC. Plant Cell 16: 731-740.

 

30. Kim, H.-J., Hyun, Y., Park, J.-Y., Park, M.-J., Park, M.-K., Kim, M.D., Kim, H.-J., Lee, M. H., Moon, J., Lee, I., and Kim, J.* (2004) A genetic link between cold responses and flowering time through FVE in Arabidopsis thaliana. Nature Genetics 36: 167-171. *Corresponding author.

 

31. Park, J.-Y., Kim, H., and Kim, J.* (2002) Mutation in domain II of IAA1 confers diverse auxin-related phenotypes and represses auxin-activated expression of Aux/IAA genes in steroid regulator inducible system. Plant Journal 32: 669-683. * Corresponding author.

 

32. Kim, H.-J., Kim, Y.-K., Park, J.-Y., and Kim, J.* (2002) Light signaling mediated by phytochrome plays an important role in cold-induced gene expression through the C-repeat/dehydration responsive element (C/DRE) in Arabidopsis thaliana. Plant Journal 29(6): 693-704. *Corresponding author.