[생명과학실험]식물 호르몬 브라시노스테로이드 (BR) 결함 돌연변이 유전학 및 BR반은성 조사

소개글

브라시노 스테로이드는 식물의 생장 호르몬이다. 옥신이나 지베렐린처럼 식물 세포의 길이 생장을 촉진한다. 브라시노 스테로이드의 식물체 내부에서의 신호전달과정을 살펴보면, 원형질막의 BRI는 세포 밖으로부터의 BL 신호를 감지하여 막을 사이에 두고 세포내부에 존재하는 kinase 도메인을 자극하여 신호를 전달하고, 핵 내에 존재하는 BZR1과 BES1을 자극하여 세포 신장 등의 브라시노 스테로이드의 다양한 기능을 유도함이 밝혀졌다. 지금까지의 연구결과 BR 신호 전달 과정에는 BRI1, DWF12, BZR1, BES1등이 핵심적인 신호 전달 매개체임이 확인되었다. 브라시노 스테로이드가 이렇게 식물체 내에서 핵심적인 역할을 함이 밝혀졌고, 브라시노 스테로이드 생합성 관련 유전자도 많이 identification되었음에도 불구하고 Arabidopsis에서의 유전학적인 접근은 BRI1(BRs의 membrane receptor를 coding하는 gene)오직 한 개의 gene을 identification하는데 그쳤다고 한다. 이번 실험을 통해서 steroid signaling의 분자적 기작을 파악하거나 그와 관련된 유전자들을 직접 동정할 수는 없지만, 브라시노 스테로이드를 dwarf mutant와 wild type에 처리해봄으로써 브라시노 스테로이드가 식물체의 생장에 어떤 영향을 끼치는지 이번 실험을 통해 직접 확인해 볼 수 있다.

목차

1. Introduction

2. Materials and Methods

3. Results

4. Discussion

5. References

본문내용

1. Introduction

브라시노 스테로이드는 식물의 생장 호르몬이다. 옥신이나 지베렐린처럼 식물 세포의 길이 생장을 촉진한다. 브라시노 스테로이드의 식물체 내부에서의 신호전달과정을 살펴보면, 원형질막의 BRI는 세포 밖으로부터의 BL 신호를 감지하여 막을 사이에 두고 세포내부에 존재하는 kinase 도메인을 자극하여 신호를 전달하고, 핵 내에 존재하는 BZR1과 BES1을 자극하여 세포 신장 등의 브라시노 스테로이드의 다양한 기능을 유도함이 밝혀졌다. 지금까지의 연구결과 BR 신호 전달 과정에는 BRI1, DWF12, BZR1, BES1등이 핵심적인 신호 전달 매개체임이 확인되었다. 브라시노 스테로이드가 이렇게 식물체 내에서 핵심적인 역할을 함이 밝혀졌고, 브라시노 스테로이드 생합성 관련 유전자도 많이 identification되었음에도 불구하고 Arabidopsis에서의 유전학적인 접근은 BRI1(BRs의 membrane receptor를 coding하는 gene)오직 한 개의 gene을 identification하는데 그쳤다고 한다. 이번 실험을 통해서 steroid signaling의 분자적 기작을 파악하거나 그와 관련된 유전자들을 직접 동정할 수는 없지만, 브라시노 스테로이드를 dwarf mutant와 wild type에 처리해봄으로써 브라시노 스테로이드가 식물체의 생장에 어떤 영향을 끼치는지 이번 실험을 통해 직접 확인해 볼 수 있다.
한편, 식물체가 dwarfism을 일으키는 원인으로 브라시노 스테로이드의 생합성 기작의 문제나 singaling상의 문제를 생각해볼 수 있는데, loss-of-function돌연변이로 알려진 dwf4-1과 gain-of-function돌연변이로 알려진 bin2-1 mutnat를 자가교배시키고 F2에서의 표현형을 봄으로써 이들의 대립유전자가 어떻게 분리되는지를 확인함을 통해 각 mutant들이 어떤 과정에서 문제가 있는 것인지 유추해볼 수 있다. 또한, 이번 실험을 통해 교과서에서 배웠던 완전 우성의 분리비(wild type: mutant=3:1)와 불완전 우성 분리비(wild type:semi-mutant:mutant=1:2:1)를 직접 교배시킨 결과와 비교해보고 이론과 실제를 비교해 볼 수 있겠다.

참고 자료

1) The DWF4 Gene of Arabidopsis Encodes a Cytochrome P450 That Mediates Multiple 22-Hydroxylation Steps in Brassinosteroid Biosynthesis
Sunghwa Choea, Brian P. Dilkesa, Shozo Fujiokab, Suguru Takatsutoc, Akira Sakuraib, and Kenneth A. Feldmanna

2) Downstream nuclear events in brassinosteroid signalling
Grégory Vert1 and Joanne Chory

3) Arabidopsis Brassinosteroid-Insensitive dwarf12 Mutants Are Semidominant and Defective in a Glycogen Synthase Kinase 3β-Like Kinase1
Sunghwa Choe, Robert J. Schmitz, Shozo Fujioka, Suguru Takatsuto, Mi-Ok Lee, Shigeo Yoshida, Kenneth A. Feldmann, and Frans E. Tax

4) Regulation of Brassinosteroid Signaling by a GSK3/SHAGGY-Like Kinase
Jianming Li and Kyoung Hee Nam

5) The Arabidopsis dwarf1 Mutant Is Defective in the Conversion of 24-Methylenecholesterol to Campesterol in Brassinosteroid Biosynthesis1
Sunghwa Choe, Brian P. Dilkes, Brian D. Gregory, Amanda S. Ross, Heng Yuan, Takahiro Noguchi, Shozo Fujioka, Suguru Takatsuto, Atsushi Tanaka, Shigeo Yoshida, Frans E. Tax, and Kenneth A. Feldmann