다세포 생물의 발달과정에서 다양한 모양과 기능의 세포들이 분화되는 메커니즘이 우리 연구실의 주요 연구주제이다. 식물이나 동물과 같은 다세포 생물은 모두 수정란이라는 단세포에서 출발하여 서로 다른 세포로 운명이 갈리게 된다. 이러한 세포분화 과정의 가장 핵심이 되는 메커니즘은 세포특이적인 유전자의 발현조절이다. 다세포 생물을 구성하는 각각의 모든 세포는 동일한 유전자를 갖고 있지만 서로 다른 세트의 유전자들을 발현(즉, 전사, 번역)시킴으로써 독특한 기능과 구조를 갖게 된다. 이러한 세포특이적인 유전자 발현 조절 메커니즘이 우리 연구실에서 연구하는 첫번째 주제이다.
두번째 연구 주제는 세포분화에 있어서 호르몬이 어떻게 작용하는가에 대한 것이다. 우리 연구에서는 대표적인 식물 호르몬인 옥신(auxin)의 작용에 대해 연구하고 있다. 옥신은 세포와 세포 사이를 방향성을 갖고 이동함으로써 특정 부위에 농축되어 세포분화, 조직분화, 기관분화를 일으키는 morphogen의 역할을 한다. 여기서 '옥신이 방향성을 갖고 이동한다(옥신의 극성수송)'는 것이 중요한데, 이는 세포막에 옥신수송체가 비대칭적으로 분포함으로써 가능하다. 옥신의 극성수송은 육상식물의 진화동안 이끼류와 같은 단순한 구조에서 종자식물과 같은 복잡한 구조로의 진화에 영향을 주었을 것으로 생각된다. 우리 연구실에서는 이러한 옥신수송체 단백질들의 분자작용 메커니즘과 옥신수송체 단백질의 진화에 대한 연구가 진행되고 있다. 옥신과 관련된 또 다른 연구과제는 이러한 옥신이 어떤 과정을 거쳐서 세포분화를 일으키는가이다. 즉, 옥신 신호전달의 경로를 연구하고 있다.
