Environment
식물 스테로이드에 의한 엽록체 제어의 사령탑인 유전자 BPG2를 발견
장종엽엔에스
2009. 12. 21. 10:19
| KISTI 『글로벌동향브리핑』 2009-12-15 | ||||||
식물에는 brassinosteroid라고 불리는 스테로이드 호르몬이 존재한다. 이 호르몬의 증가는 식물의 줄기를 길게 성장시키며, 잎의 크기를 크게 만드는 등의 "신체의 형성"을 촉진하고 그 감소에 의해 광합성에 있어서 중요한 기관인 엽록체를 활성화한다. 즉, brassinosteroid는 신체의 형성 및 광합성의 조절이라는 식물의 성장에 있어서 매우 중요한 역할을 담당하고 있다고 볼 수 있다. 위 연구 그룹은 brassinosteroid의 합성을 저해하는 "Brassinazole (Brz)"을 사용하여 애기장대 (Arabidopsis thaliana)의 엽록체를 과도하게 발육시킨 후 CO2 (이산화탄소) 의 흡수에 중요한 역할을 담당하는 단백질들을 보통의 1.5배 가량으로 증가시키는 것에 성공했다. 또한, brassinosteroid가 엽록체의 활성화를 억제하는 메커니즘의 해명을 위해서 애기장대의 돌연변이 종자 8,000 종 중에서 Brz의 존재 하에서도 떡잎의 초록색이 감소한 돌연변이를 스크리닝하였다. 그 결과, 1 개의 돌연변이체인 bpg2를 발견하여 그 원인 유전자인 "BPG2"를 동정하는 것에 성공했다. 사실, 이BPG2를 파괴하는 것만으로 엽록체 속의 리보솜 RNA에 이상이 발생하고, 그 결과 여러 종류의 단백질 합성이 급격히 감소하였으며 엽록체의 내부 구조와 떡잎의 초록색이 약하게 보이는 등의 이상이 발생한다는 사실을 확인했다. Brassinosteroid에 의한 엽록체의 활성화 조절 메커니즘에서 이와 같이 중심적인 역할을 수행하는 유전자를 발견한 것은 매우 놀라운 성과이다. 엽록체는 태양광, CO2, 물로부터 탄소와 탄수화물을 생성하는 광합성의 중심 기관으로 생명의 식물연쇄의 기점일 뿐 아니라 지구 대기의 산소/CO2 비율을 조절하는 중요한 세포 내 소기관이다. 이번 연구를 통해 밝혀진 BPG2 유전자에 의한 엽록체 활성화의 제어기구를 응용함으로써 대기 중의 CO2 감소를 유도할 수 있는 새로운 기술이 창출될 수 있을 것으로 기대된다. 위 연구성과는 JST 전략적 창조연구 추진사업 개인형 연구 영역 내의 "대사와 기능 제어" 연구과제 중의 "Brassinosteroid 정보전달의 발생과 자연면역 제어분자의 분자기구" 및 독립행정법인 농업식품산업기술 종합연구기구 생물계 특정산업기술센터 “신기술 신분야 창출을 위한 기초연구 추진사업”의 연구 과제인 “유용물질, 유전자, 형질의 탐색 및 응용을 위한 식물 화학생물학 연구” 의 일환으로 얻어진 것으로 영국의 과학잡지인 `The Plant Journal`의 온라인판을 통해 공개되었다. 그림. 야생형과 bpg2 변이체의 표현형 (상단)과 엽록체의 전자현미경 사진 (하단).
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