식물은 주변 환경의 변화에 맞추어 자신의 성장과 발달을 유연하게 조절할 수 있는 능력을 가지고 있다. 이를 위해서 식물 세포는 끊임없이 외부 환경 변화를 인지하고, 인지된 정보에 따라서, 내부 성장과 발달을 적절하게 조절한다. 각각의 세포들의 반응이 유기적으로 통합되어, 개체 수준에서 최적의 반응을 이끌어내기 위해서는, 서로 다른 세포 또는 조직 간의 긴밀한 정보 교환이 이루어져야만 한다. 이러한 역동적이고, 복잡한 과정은 옥신, 사이토키닌, 지베렐린, 브라시노스테로이드, 앱식산 등과 같은 식물 호르몬에 의해서 조절된다. 이들 호르몬들은 거의 대부분의 식물의 발달 및 환경 반응에 관여하며, 이들의 합성과 신호전달과정은 외부 환경의 변화에 따라서 긴밀하게 조절된다. 또한 서로 다른 세포 간에도 이들 호르몬들의 이동을 통해서 내/외부 정보가 교환된다.

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하지만 최근에는 이러한 호르몬 이외에도, 동물 시스템과 마찬가지로, 작은 peptide들이 식물의 다양한 발달 과정에 관여하고 있다는 것이 밝혀졌다. 이 작은 peptide들도, 식물 호르몬과 마찬가지로, 식물의 전반적인 발달 과정에 관여하며, 식물 세포 내부에서 생성된다. 또한 식물 세포 내부에 peptide를 인지하고, 그에 따라서 다양한 생물학적 반응을 일으키는 신호전달과정이 존재하기 때문에, 이러한 peptide를 가리켜, peptide 호르몬 또는 signaling peptide라고 부른다.

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Signaling peptide들이 어떤 신호전달경로를 거쳐서 다양한 생물학적 반응을 유도하는지에 관해서는 잘 알려져 있지 않다. 현재까지 단지 수 개의 peptide 만이 그것을 직접적으로 인지하는 수용체(receptor)가 무엇인지 밝혀졌으며, 훨씬 더 많은 수의 peptide 들은 아직 어떤 수용체에 의해서 인지되는지 전혀 알려지지 않았다. 지금까지 그 수용체가 알려진 대부분의  peptide 들은 세포막에 존재하는 receptor-like kinase (RLK) 단백질에 의해서 인지된다. 특히 RLK 종류 중에서 leucine-rich repeat RLK(LRR-RLK)가 signaling peptide를 인지하는 주요 수용체로 작용하는 것으로 보여 진다. 하지만 signaling peptide 신호전달경로에서 수용체 하위 과정을 구성하고 있는 단백질과, 이들이 어떤 분자기전을 통해서 특정  peptide 고유의 생물학적 반응을 유발하는지에 관해서는 거의 연구가 되어있지 않다.

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생물정보학 분석에 따르면 애기장대 genome에는 대략 1000 여 개의 signaling peptide가 존재할 것으로 예측되고 있지만, 이들 중 대부분의 signaling peptide의 생물학적 기능에 관해서는 밝혀지지 않았다. 또한 애기장대에는 약 600 여 개의 RLK가 존재하며, 그 중에서 240 여 개가 LRR-RLK 단백질이다. 이 중 대부분은 생물학적 기능이 아직 밝혀져 있지 않다.

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뿌리의 측근 발달은 외부 환경에 민감하게 반응하며, 서로 다른 세포간의 유기적인 정보의 교환이 필요하기 때문에, signaling peptide와 같이 작고, 이동성이 좋은 신호전달 물질이 중요한 역할을 할 가능성이 높다. 본 연구과제에서는 이 측근 발달을 모델 시스템으로 하여서, 이 과정에 관여하는 새로운 signaling peptide를 찾고, 그것을 인지하는 수용체(LRR-RLK)와 신호전달경로를 분자 수준에서 규명하고자 한다. 이를 통한 식물과 환경과이 상호작용 및 조절기능을 이해 하고자 하며 종국적으로 핵심 분자 알고리즘의 재설계에 의한 합성 네트워크의 구축과 네트워크 조절의 기반 지식으로 활용하고자 한다.