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기아 식물의 영양공급 : 인산 영양에서 자색 산성 인산분해효소의 역할

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○ 인(Pi)은 필수원소로서 식물 대사와 발육에서 중요한 역할을 한다. 식물은 환경에서 Pi 취득과 활용을 위해 복잡하게 진화되었다. 모델식물 애기장대의 완전한 게놈 시퀀스의 유효성은 관련된 게놈 자원의 광범한 조합과 함께 Pi-기아식물 적응을 이해하는 데 상당한 진보를 가져왔다.

○ Pi-기아 애기장대의 Pi 대사에 수반되는 산성 인산분해효소의 유전자 동정, 아세포적 위치, 생화학적 성질, 가능한 기능에 대한 정보가 나타나고 있다. 산성인 인산분해효소는 산성의 pH 최적조건에서 광범위한 인산모노에스테르로부터 Pi의 가수분해를 촉진한다. 애기장대 게놈은 다양한 발육 및 환경적 요인에 의해 발현 영향을 받는 29개의 자색 산성 인산분해효소(purple acid phosphatases; PAP)를 코드화한다.

○ Pi 기아는 처음 몇몇 추가적인 합성을 유도하고 세포내 애기장대 PAP 이소효소인 AtPAP12와 AtPAP26은 세포외 Pi-에스테르로부터 Pi를 제거하는 주근에 은닉된 산성 인산분해효소이다. 이중-표적의 AtPAP26은 Pi 기아 애기장대에 의해 액포 Pi 재순환에서 작용하는 우세한 산성 인산분해효소이다. Pi-박탈된 식물에서 상향 조절된 세포내 및 은닉된 PAP 이소효소의 동정과 기능적 특성화는 Pi-효율적 작물 조작에 대한 전략개발에 도움이 되고, 농업에서 Pi 비료의 사용을 최소화할 것이다.

○ 본 논문에서는 Pi기아 식물의 현저한 적응에 대한 간략한 개요를 갖추었는데, 영양적 Pi 박탈에 대한 애기장대 모델식물의 순응을 돕는 PAP 이소효소 특성과 역할에 대한 이해를 강조하였다.

○ 우리나라에서 산성 인산분해효소에 대한 연구는 식물보다는 동물, 특히 인간의 전립선암(대표적 바이오마커)과 치의학에서 활발하다. 유전자 변형 동식물의 유해성에 대한 논란은 계속되고 있지만, Pi-자원 보존과 환경오염 방지를 위해서는 유전자이식 식물의 조작도 필요할 것 같다. 이는 경제적으로 유망할 것으로 전망된다(예; 특정 유전자 없애 질병 유도한 연구용 ‘녹아웃 생쥐’ 공급 부족으로 1마리에 1억 원, 조선일보; 2010. 7. 20.).

저자: Hue T. Tran et al.
자료유형: 학술정보