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식물 칼슘 신호전달관련 유전자들의 기능 분석
Functional analysis of calcium signaling related genes in plant

  • 사업명

    21세기프론티어연구개발사업

  • 과제명

    식물 칼슘 신호전달관련 유전자들의 기능 분석

  • 연구책임자

    정우식

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2010-05

  • 과제시작년도

    2007

  • 주관부처

    과학기술부

  • 등록번호

    TRKO201000012539

  • 과제고유번호

    1355049088

  • 키워드

    식물.칼슘.신호전달.유전자.병원균.스트레스.plant.calcium.signal transduction.gene.pathogen.stress.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Ca2+ signals are thought to play important roles in plant growth, development and response on enviromental stresses. The dynamic...

    Ca2+ signals are thought to play important roles in plant growth, development and response on enviromental stresses. The dynamics of a Ca2+ signal are largely controlled by influx through channels and efflux through ATPases and antiporters. The Arabidopsis genome encodes 14 Ca2+ ATPases, 10 of which belong to a family of autoinhibited Ca2+ ATPases (ACA) that are predicted to be activated by Ca2+/calmodulin, and 4 of which belong to ER-type Ca2+-ATPases (ECA).
    The different stresses trigger distinct patterns of cytosolic Ca2+ signals, which are transduced by Ca2+-binding proteins such as calmodulin (CaM). The transient Ca2+signals trigger changes in enzyme activity, transport across membranes, cell structures and gene expression that allow plants to cope with stressful environments. Cellular Ca2+ signals are transduced to the transcription machinery by different mechanisms including phosphorylation or dephosphorylation of TFs, which may affect entry of the TFs to the nucleus or their DNA binding properties. Alternatively, Ca2+ may bind to sensor proteins that consequently bind to TFs and modulate their activities.


    본 연구의 목적은 유전학적인 방법을 이용 Ca2+ 신호 전달의 중요 구성원들을 찾고 생화학 및 세포생물학적인 방법으로 그 구성원들의 작용 기작을 이해하는 것이다. 첫째, 세포의 칼슘 농도 항상성을 조절하는 유전자들의 기능과 항상성 ...

    본 연구의 목적은 유전학적인 방법을 이용 Ca2+ 신호 전달의 중요 구성원들을 찾고 생화학 및 세포생물학적인 방법으로 그 구성원들의 작용 기작을 이해하는 것이다. 첫째, 세포의 칼슘 농도 항상성을 조절하는 유전자들의 기능과 항상성 유지가 세포의 성장, 발달, 스트레스 인식과 신호전달에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 둘째, 칼슘농도 증가에 의해서 활성화되는 대표적인 칼슘 결합 단백질인 calmodulin에 의한 신호전달과정을 밝힘으로서 여러 가지 신호전달이 어떻게 해석이 되고 전달이 되는지를 밝히는 것이었다. 연구 결과로서 액포에 있는 두 개의 Ca2+-ATPase 유전자가 knock-out 된 mutant는 세포사멸의 표현형을 보여 주었다. 이로서 액포 주위의 칼슘 농도 항상성이 세포의 생명 유지와 스트레스 신호전달에 매우 중요함을 보여주고 있다. 병원균에 발현 유도되는 receptor-like kinase(RLK)를 분리하여 박테리아에서 발현하여 생화학적인 특성을 연구하였다. Calmodulin과 결합하는 단백질로서 전사 조절 단백질인 NAM/CUC2-like protein(CBNAC)을 분리하였다. 그리고, CBNAC 단백질은 PR-1 gene promoter에 결합하였으며 transient assay를 통해 PR gene 발현을 저해하였다. CBNAC 유전자가 KO된 식물체에서 SA를 처리 하였을때 PR-1 gene의 발현이 WT과 비교하여 증가하였다. CaM 결합 단백질 중의 하나인 DsPTP1를 분리하여 생체내의 기능을 확인하고자, 이 단백질과 결합하는 또 다른 단백질을 연구하여 기존에 스트레스 신호전달에 관여하는 MPK3, MPK4, MPK6를 분리하였다. In vitro상에서 DsPTP1은 결합 단백질인 MPK3, MPK4, MPK6를 항인산화 작용을 통해 비활성 시키는 것을 확인 할 수 있었으며 CaM은 이러한 DsPTP1의 효소 활성을 저해 하였다. 이들 유전자들의 in vitro 및 in vivo function 규명 등을 통하여 국제학술지 8편 논문을 발표하였다.


  • 목차(Contents) 

    1. 제출문 ... 1
    2. 초록 ... 2
    3. 요약문 ... 3
    4. SUMMARY ... 5
    5. CONTENTS ... 7
    6. 목차 ... 8
    7. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 9
    8. 제1절 연구개발의 목적 ... 9
    9. 제2절 연구개발의 필요성...
    1. 제출문 ... 1
    2. 초록 ... 2
    3. 요약문 ... 3
    4. SUMMARY ... 5
    5. CONTENTS ... 7
    6. 목차 ... 8
    7. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 9
    8. 제1절 연구개발의 목적 ... 9
    9. 제2절 연구개발의 필요성 ... 9
    10. 제3절 연구개발의 범위 ... 11
    11. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 12
    12. 제1절 국내.외 관련분야에 대한 기술개발현황 ... 12
    13. 제2절 연구결과가 국내.외 기술개발현황에서 차지하는 위치 ... 12
    14. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 13
    15. 제1절 이론적, 실험적 접근방법 ... 13
    16. 제2절 연구내용 ... 15
    17. 제3절 연구결과 ... 16
    18. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 116
    19. 제1절 연구성과 ... 117
    20. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 118
    21. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 119
    22. 제7장 참고문헌 ... 119
  • 참고문헌

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