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옥신수송에 의존하는 성장조절: AGCVIII 단백질 인산화효소의 역할

전문가 제언: ○ 포유동물의 내분비 신호물질인 호르몬과는 달리 순환계가 없는 식물체에서 호르몬이 작용하는 식물세포로 호르몬이 배달되는 방법은 각각의 호르몬에 따라 다르다. 식물호르몬 중 옥신은 체내 수송의 메커니즘이 가장 많이 밝혀진 호르몬이다. 옥신수송의 특징은 수송의 방향성이고, 이를 극성수송(polar transport)이라고 부른다. 옥신의 극성수송은 식물 성장과 발생에서 중요한 기능을 하고, 이로 인한 옥신의 공간적 분포는 환경에 대한 식물의 성장조절과 일반적 발생변화에 토대를 지지해주는 역할을 한다.

○ 옥신은 화학적으로 인돌초산(IAA, indole 3-acetic acid)이다. 식물세포의 원형질막에 있는 proton 펌프로 세포는 능동적으로 proton을 세포 밖으로 배출하여 원형질막 밖에 있는 세포벽은 약한 산성(∼pH 5.5 정도)을 띄우기 때문에 IAA는 상당한 비율이 protonated된 전기적으로 중성인 IAAH로 존재한다. IAAH가 세포 안으로 유입되면 세포질은 ∼pH 7 정도이기 때문에 대부분의 IAAH는 IAA-의 음이온 상태로 바뀌어 세포 안 '함정'에 빠지게 된다. 그러므로 세포는 원형질막에 특정한 운반체 단백질로 IAA- 음이온의 유출을 매개한다.

○ 이 단백질들이 PIN, ABCB로 불리는 유출 수송체(efflux carrier) family 멤버들이다. 이 중 PIN은 원형질막에 균등하게 분포되어 있지 않고 한쪽 면에 편중되어 분포된다. PIN이 세포 저변 원형질막에 분포되면 옥신수송은 하향수송이고, 측면에 분포되면 굴성반응에서 볼 수 있는 굴절성장이 일어난다. 경우에 따라서는 PIN이 세포 원형질막 상편에 존재하여 옥신의 상향수송이 일어나기도 한다.

○ 이 리뷰에서는 AGCVIII 단백질 인산화효소 family의 pin, abcb, d6pk, pid, phot, pid/wags 등의 돌연변이체 연구로 이들 단백질들이 옥신수송에 의한 옥신배치에 관여하는 기능을 구명하고, 식물성장과 발생의 조정에서의 역할을 조사하였다.

○ 국내 옥신 수송체에 관한 연구는 경상대 김재연 연구팀과 우석대 조미숙 연구팀의 연구 활동이 진행되고 있다.

저자: Ines CR Barbosa, Claus Schwechheimer
자료유형: 학술정보