식물 병원성 곰팡이는 농업과 인류 보건에 심각한 위협을 가하고 있으나, 그 분자적 병원성 기작은 아직 충분히 규명되지 않았다. 다양한 조절 기작 가운데, 단백질 당쇄화(glycosylation)는 곰...

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서울 : 서울대학교 대학원, 2026
학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 , 농생명공학부 식물미생물전공 , 2026. 2
2026
영어
630
서울
x, 295 ; 26 cm
지도교수: 손호경
I804:11032-000000193856
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다운로드식물 병원성 곰팡이는 농업과 인류 보건에 심각한 위협을 가하고 있으나, 그 분자적 병원성 기작은 아직 충분히 규명되지 않았다. 다양한 조절 기작 가운데, 단백질 당쇄화(glycosylation)는 곰...
식물 병원성 곰팡이는 농업과 인류 보건에 심각한 위협을 가하고 있으나, 그 분자적 병원성 기작은 아직 충분히 규명되지 않았다. 다양한 조절 기작 가운데, 단백질 당쇄화(glycosylation)는 곰팡이의 발달, 스트레스 적응, 숙주 상호작용을 조절하는 핵심적인 번역 후(post-translational) 단백질 수식으로 주목받고 있다. 당쇄화는 단백질의 접힘, 안정성, 세포 내 수송 및 면역 회피에 직접적으로 관여하여 병원성 과정 전반을 형성한다. 그러나 모델 생물에서 활발히 연구된 것과 달리, 식물 병원성 곰팡이에서의 당쇄화 연구는 단편적으로 이루어져 있으며, 발달과 병원성을 통합적으로 연결하는 체계적 연구는 부족하다. 본 학위논문에서는 우선 전사체학, 단백질체학, 당체학 연구를 종합하여 곰팡이 글리코바이올로지의 최근 성과를 정리하고, 글리코유전자(glycogene) 다양성, 계층적 조절 네트워크, 당단백질 기반 병원성 기작을 개괄하였다. 이어, 식물 병원성 곰팡이 F. graminearum을 대상으로 세포벽 단백질(cell wall proteins, CWPs)의 포괄적 단백질체 분석을 수행하였다. 총 1,373종의 CWPs가 동정되었으며, 이들은 비공유 결합, 이황화 결합, 알칼리-민감 결합, 글리코실포스파티딜이노시톨(GPI) 앵커 등 다양한 결합 형태를 보였다. 전사체 및 단백질체 데이터 통합 분석을 통해 발달 단계에 따른 CWPs의 차등적 발현을 확인하였고, FCA7과 같은 특정 단백질의 기능 연구를 통해 세포벽–숙주 접점에서의 국소화 및 병원성 기여도를 검증하였다.
마지막으로, F. graminearum의 단백질 당쇄화 유전자와 당 구조, 그리고 당단백질의 기능을 체계적으로 규명하였다. 총 65개의 당쇄화 관련 유전자를 분석하였으며, N- 및 O-당쇄 구조를 전반적으로 규명하였다. 특히 ALG3와 ALG12 유전자 결실은 코어 N-당쇄 구조의 절단을 유발하였고, 이는 전사인자, 인산화효소, 과산화효소 등 다양한 당단백질의 변화를 초래하여 발달 및 병원성에 광범위한 영향을 미쳤다. 종합하면, 본 연구는 F. graminearum의 병원성을 규정하는 당쇄화 중심 네트워크를 다층적으로 제시하였다. 글리코유전자, 당쇄 구조, 당단백질 기능을 곰팡이 발달과 병원성에 연결함으로써, 곰팡이 글리코바이올로지의 기초적 이해를 확장하였을 뿐 아니라, 당쇄화를 기반으로 한 새로운 항진균 전략의 가능성을 제시하였다.
다국어 초록 (Multilingual Abstract)
Pathogenic fungi pose severe threats to agriculture and human health, yet the molecular basis of their virulence remains incompletely understood. Among diverse regulatory mechanisms, protein glycosylation has emerged as a pivotal post-translational mo...
Pathogenic fungi pose severe threats to agriculture and human health, yet the molecular basis of their virulence remains incompletely understood. Among diverse regulatory mechanisms, protein glycosylation has emerged as a pivotal post-translational modification that governs fungal development, stress adaptation, and host interactions. Glycosylation influences protein folding, stability, trafficking, and immune evasion, thereby shaping infection processes. Despite its recognized importance in model organisms, research on fungal glycosylation remains fragmented, lacking a unified framework that links glycosylation to fungal development and pathogenicity. To address this gap, I first synthesized recent advances in fungal glycobiology, integrating transcriptomic, proteomic, and glycomic studies to highlight interspecific variation in glycogenes, hierarchical regulatory networks, and glycoprotein-mediated virulence mechanisms. Building on this conceptual framework, I performed a comprehensive proteomic analysis of cell wall proteins (CWPs) in the plant pathogenic fungus Fusarium graminearum. A total of 1,373 CWPs were identified, revealing diverse linkage types, including non-covalent interactions, disulfide bonds, alkali-sensitive linkages, and glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchors. Integration of transcriptomic and proteomic datasets revealed dynamic stage-specific expression of CWPs, and functional studies of selected proteins, such as FCA7, confirmed their localization at the cell wall–host interface and demonstrated their contribution to virulence. Finally, I systematically investigated the genetic and structural basis of protein glycosylation in F. graminearum. Sixty-five putative glycogenes were functionally characterized, and N- and O-glycan structures were profiled. Disruption of ALG3 and ALG12 resulted in truncated core N-glycans, which in turn altered the glycoproteome landscape, affecting regulators such as transcription factors, kinases, and peroxidases. These glycosylation defects impaired multiple biological processes and significantly attenuated virulence. Together, this work establishes a multi-layered view of the glycosylation-centered virulence network in F. graminearum. By bridging glycogenes, glycan structures, and glycoprotein functions with fungal development and pathogenicity, this dissertation not only provides fundamental insights into fungal glycobiology but also identifies glycosylation as a promising frontier for antifungal strategies.
목차 (Table of Contents)