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 출처 : 생물학연구정보센터(BRIC)

식물 호르몬 신호전달에 대한 DELLA 단백질들의 주요 기능

[요약문]

식물 호르몬은 다양한 발달 및 환경 신호에 대한 정보를 통합하고 전달함으로써 식물의 표현형을 유연하게 조절한다. 식물의 성장, 발달 및 면역 등 다양한 생명 현상들 역시 여러 호르몬에 의해 조절된다. 이 중 지베렐린은 식물의 전 생활 주기 동안 다양한 성장 과정을 조절하는 식물 호르몬이다. 이전 연구들이 지베렐린과 다른 호르몬들 사이에 밀접한 상호 작용이 있음을 발견했지만 그 분자적 기작은 최근에 들어서야 밝혀지기 시작했다. 분자적, 생리적 연구들을 통해 지베렐린 신호전달의 주요 음성 조절자로 알려진 DELLA 단백질들이 전사조절인자를 비롯한 다양한 조절 단백질들과의 물리적 결합을 통해 여러 호르몬 신호전달 경로를 통합한다는 것을 밝혀졌다. 본 논문은 지베렐린 신호전달과 다른 주요 호르몬 신호전달과의 직접적 상호작용에 대한 최신 연구결과들을 요약한 것이다.

[목차]

1. 서론
2. 본론
 2.1 DELLA 단백질: 지베렐린 기능의 억제자
 2.2 DELLA와 호르몬 신호전달 주요 구성 요소와의 직접 결합
  2.2.1 DELLA/ABI3/ABI5 복합체와 종자 발아
  2.2.2 DELLA/BZR1/ARF6/PIF4 결합과 광/온도 매개 식물 발달
  2.2.3 DELLA/EIN3 결합과 암형태형성
  2.2.4 DELLA/JAZ/MYC2 결합과 식물면역
  2.2.5 DELLA/type-B ARR 결합과 사이토카이닌에 의한 유전자 조절
  2.2.6 DELLA/D14 결합과 곁가지 발달
3. 결론

1. 서론

자연 상태에서 식물은 한 곳에 고정된 채 살아가기 때문에 발달 상황과 환경 스트레스에 대응하여 식물체 형태와 생리를 변화시킬 수 있는 능력을 진화적으로 획득하였고 생존과 종의 보존을 유리하게 했다. 이러한 식물의 유연한 대처전략을 위해서는 일생 동안 광질, 광량, 온도, 습도, 영양분 및 각종 병과 같은 외부 자극을 끊임없이 인식해야 한다. 이러한 외부 정보들은 내부 유전적 정보들과 통합된다.

식물호르몬은 식물체 내의 작은 신호전달물질로서 지베렐린(gibberellin), 옥신(auxin), 사이토키닌(cytokinin), 브라시노스테로이드(brassinosteroid), 앱시스산(abscisic acid), 에틸렌(ethylene), 자스몬산(jasmonic acid), 살리실산(salicylic acid) 및 스트리고락톤(strigolactone) 등이 있다. 이들은 식물의 발달 과정을 조절할 뿐만 아니라 외부 자극을 인지하고 전달함으로써 각종 스트레스에 대한 적응적 반응을 유발시킨다. 그간의 연구들을 통해 이들의 생합성 과정, 신호 인지 및 전달 경로에 대한 대부분의 요소들이 밝혀졌다. 이러한 요소들은 개별 호르몬에 대해 특이적으로 작용하지만 식물발달 및 스트레스 반응 차원의 효과들은 여러 호르몬들이 중복적으로 나타낸다. 말하자면, 각 호르몬의 최종 효과는 다른 호르몬들과의 상호작용과 피드백의 복합적인 결과이다. 호르몬 신호전달 경로들은 유전자 발현 수준에서 서로 상호작용한다고 알려져 있으며, 그 기작은 다양한 형태로 나타난다. 이에 따라, 다른 호르몬의 생합성, 수용체 인지와 수송에 영향을 준다. 그 결과, 호르몬 상호작용은 상가적, 상승적, 반대적 형태로 구분되고 공동조절은 독립적인 경로에 의한 특정 발달 과정의 조절을 일컫는다.

지베렐린은 tetracyclic diterpenoids로써 종자 발아, 줄기 신장, 잎 팽창, trichome 발달, 수분 성숙 및 개화시기 조절을 포함한 다양한 발달 과정에 영향을 미친다. 지베렐린이 처음 발견된 이래로 식물, 균류 및 박테리아에서 총 136개의 종류가 알려졌다. 이들은 대부분 전구체이거나 비활성화된 대사물질이며 일부만 생물학적 활성을 지닌다(GA1, GA3, GA4와 GA7). 지난 20년간 지베렐린 관련 돌연변이체를 이용한 유전학적 연구와 생화학적 분석을 통해 그 수용체와 신호전달경로 및 유전자 발현 네트워크에 이르는 분자적 기작들이 점차 밝혀졌다. 이러한 연구들은 지베렐린 고유의 기능뿐만 아니라 다른 호르몬들과도 다양한 방법을 통해 중복적으로 작용한다는 것을 밝혔다. 본 논문은 애기장대에서 지베렐린과 다른 호르몬 간의 직접적 상호작용에 대한 최신 발견들을 요약한 것이다.

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