염색질 조절에서 억제 상태로부터 활성 상태로 전환하는 것은 끊임없이 변화하는 환경에서 식물체가 생존하기 위해 중요한 생존 전략이다. 선행 연구에서는 WD40 repeat 단백질인 HOS15가 히스톤의 탈아세틸화 현상 및 저온 스트레스에 대한 반응에 관여하는것을 확인하였다. 그러나 HOS15가 저온 스트레스에 대한 저항성에 영향을 미치는 현상 이외에 분자 수준에서의 기작은 모두 밝혀지지 않았는데, 본 연구에서는 HOS15가 histone deacetylase 2C (HD2C)와 상호작용하고, 두 단백질이 함께 저온 반응성 유전자인 COR, COR15A, COR47의 프로모터와 관련되어 있는 것을 확인하였다.
추위에 의해 유도된 HD2C 분해는 HOS15가 기질 수용체로 작용하는 CULLIN4(CUL4) 기반의 E3 ubiquitine ligase 복합체에 의해 매개된다. HOS15에 의한 HD2C 및 COR 유전자 프로모터의 연관성에 대한 간섭은 히스톤 아세틸레이션의 증가와 관련되어있다. HOS15는 또한 CBF 전사인자와 상호작용하여 COR 유전자 프로모터 에 대한 저온에 의해 유도된 결합을 조절한다.
본 연구의 결과는 추위 스트레스가 HD2C를 분해하여 HOS15 매개 염색질 변형을 유도하는 것을 보이고 있다. 이는 염색질 리모델링 및 CBF를 COR 유전자 프로모터로 모집하는 것을 용이하게 한다. 이 과정을 통해 식물은 추위에 대한 저항성을 획득하게 된다.
HOS15 Interacts with HD2C in Nuclei
HOS15가 상호작용하는 분자를 찾기 위해 yeast two-hybrid 스크리닝을 진행했는데, 그 결과로부터 HOS15가 핵 내의 HD2C와 물리적인 상호작용하는 것을 확인할 수 있었다.
HOS15 and HD2C Are Involved in Freezing Stress Responses.
HOS15와 HD2C사이의 물리적 상호작용이 실질적으로 동결 스트레스에 대한 반응에 따른 발현조절로 이어지는지를 확인하기 위한 실험이 추가로 수행되었다.
위 실험결과로부터 식물 특이적인 histonr H3 deacetylase인 HD2C가 추위 스트레스 신호 전달 과정에 음의 방향으로 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 또한 추위에 관련된 유전자라고 알려져있는 CBF, COR 유전자의 발현량 또한 함께 확인했는데, 이전의 연구 결과와 일관된 결과를 확인할 수 있었다. COR15A, COR47, RD29A를 포함하는C OR의 전사체는 wild-type에서 추위에 노출된 6-12시간 이후에 축적되기 시작했다. 기러한 양상은 hd2c-1 식물체에서 더 높은 수준의 축적을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 일련의 결과들로부터 HOS15 및 HD2C가 CBF 전사와 번역에 따른 조절이 아니라 다른 메머니즘에 의해 COR유전자의 발현에 영향을 미치는 것을 의미한다.
HOS15 Is Part of CUL4-Based E3 Ub Ligase Complexes and is required for cold-induced ubiquitination and degration of HD2C
이후 일련의 실험들을 통해 HOS15가 COR전사 조절에 관여하는 다른 타겟을 발견하였다. HOS15가 CUL4-based E3 Ub liagase 복합체의 일부로서 기능하고, 이 복합체가 HD2C의 분해, COR 유전자들의 프로모터와 관련이 있음을 실험적으로 확인하였다.
본 연구에서는 HOS15가 DCAF 단백질로 기능하고, HD2C의 ubiquitination 과 분해를 유도하여 애기장대의 동결 스트레스에 대한 저항성 발현을 위해 COR 유전자의 염색질 상태를 리모델링함으로써 유전자 발현을 조절하는 것을 발견하였다. 그리고 해당 기작을 저온 스트레스에 대한 HOS15의 염색실 리모델링 반응 모델로 제시하였다.
