최근 진핵 생물에서 유전자 발현의 전사후 조절이 생장, 생육과 스트레스 순응과 같은 다양한 과정에 중요하다는 것이 점차적으로 명백해지고 있다. 애기장대에서 스트레스에 반응하는 glycine-rich RNA-결합 단백질(GRPs)과 zinc-finger를 포함하는 GRPs(RZs)의 기능적인 역할에 대한 정보는 증가하고 있으나, 벼의 GRPs와 RZs의 생리적인 기능은 현재 거의 알려지지 않은 상태이다. 본 논문에서는 벼에 존재하는 O_(s)GRPs와 O_(s)RZs 유전자들의 저온 및 동결 스트레스 내성 과정에서의 기능적인 역할을 연구하였다. 연구한 6개의 O_(s)GRPs와 3개의 O_(s)RZs중에 O_(s)GRP1 (O_(s)01g68790), O_(s)GRP4 (O_(s)04g33810), O_(s)GRP6 (O_(s)12g31800)과 O_(s)RZ2 (O_(s)07g08960)가 저온에 민감한 대장균 BX04 변종세포의 저온에서의 생육을 보완하는 능력을 보였고, 이 보완능력은 각 유전자들이 DNA와 RNA를 풀어주는 능력과 밀접한 상호관계를 나타냈다. 또한, O_(s)GRP4와 O_(s)RZ2는 애기장대의 8개 GRPs 유전자중 하나인 AtGRP7의 발현이 억제되어 저온과 동결 스트레스에 민감한 grp7 ...
최근 진핵 생물에서 유전자 발현의 전사후 조절이 생장, 생육과 스트레스 순응과 같은 다양한 과정에 중요하다는 것이 점차적으로 명백해지고 있다. 애기장대에서 스트레스에 반응하는 glycine-rich RNA-결합 단백질(GRPs)과 zinc-finger를 포함하는 GRPs(RZs)의 기능적인 역할에 대한 정보는 증가하고 있으나, 벼의 GRPs와 RZs의 생리적인 기능은 현재 거의 알려지지 않은 상태이다. 본 논문에서는 벼에 존재하는 O_(s)GRPs와 O_(s)RZs 유전자들의 저온 및 동결 스트레스 내성 과정에서의 기능적인 역할을 연구하였다. 연구한 6개의 O_(s)GRPs와 3개의 O_(s)RZs중에 O_(s)GRP1 (O_(s)01g68790), O_(s)GRP4 (O_(s)04g33810), O_(s)GRP6 (O_(s)12g31800)과 O_(s)RZ2 (O_(s)07g08960)가 저온에 민감한 대장균 BX04 변종세포의 저온에서의 생육을 보완하는 능력을 보였고, 이 보완능력은 각 유전자들이 DNA와 RNA를 풀어주는 능력과 밀접한 상호관계를 나타냈다. 또한, O_(s)GRP4와 O_(s)RZ2는 애기장대의 8개 GRPs 유전자중 하나인 AtGRP7의 발현이 억제되어 저온과 동결 스트레스에 민감한 grp7 돌연변이체의 저온 민감성 표현형을 보완하였다. AtGRP7이 식물에 동결 내성을 부여하고 대장균의 저온 순응과정 동안 RNA 샤페론 활성을 가지고 있는 점을 고려하면, 본 연구 결과는 벼와 애기장대의 GRP가 기능적으로 보존되어있다는 증거이며, GRPs가 쌍자엽식물 뿐만 아니라 단자엽식물에서도 저온 순응과정동안 RNA 샤페론으로서 기능을 수행함을 제시한다. 다른 연구에서는 다양한 스트레스 조건하의 애기장대 식물체에서 miR395c, miR395e, miR402과 miR414 등 4개의 microRNAs (miRNAs)의 발현과 기능적인 역할을 연구하였다. 이 논문에서 연구된 miRNAs는 몇 개의 표적 mRNA의 발현을 조절하는 것으로 예상된다; miR395c와 395e는 ATP sulfurylase와 sulfate transporter를, miR402는 DNA glycosylase (DEMETER)와 ATP-dependant helicase를, 그리고 miR414는 다양한 mRNA를 조절할 것으로 예상된다. miR395c와 miR395e를 과발현 시킨 형질전환 애기장대는 황 결핍 조건에서 야생종보다 더 잘 생존하였다. miR395c의 과발현은 고염분과 건조 스트레스 조건에서 애기장대의 발아를 저해시켰고, 반면에 miR395e의 과발현은 같은 스트레스 조건에서 식물체의 발아를 가속시켰다. miR395c와 miR395e가 오직 하나의 nucleotide가 다르다는 점을 고려할 때, 이 결과는 miRNA의 특정한 집단에서 하나의 nucleotide의 차이 때문에 다른 mRNA 표적의 절단을 유도할 수 있으며, 스트레스 조건하에서 애기장대 종자 발아의 positive 또는 negative 조절자로서 기능을 수행할 수 있음을 증명한다. 형질전환 애기장대의 분석 결과, miR414는 염분 스트레스와 앱시스산 처리 하에서 식물체의 종자 발아를 저해 하였으나, 반면에 miR402는 염분 또는 건조 스트레스와 앱시스산 처리 하에서 식물체의 종자 발아와 유식물 생장을 촉진하였다. 본 연구는 다양한 스트레스 에 반응하는 식물체에서 이러한 miRNA의 역할을 더 깊이 이해하는데 필요한 토대를 제공하였다.
최근 진핵 생물에서 유전자 발현의 전사후 조절이 생장, 생육과 스트레스 순응과 같은 다양한 과정에 중요하다는 것이 점차적으로 명백해지고 있다. 애기장대에서 스트레스에 반응하는 glycine-rich RNA-결합 단백질(GRPs)과 zinc-finger를 포함하는 GRPs(RZs)의 기능적인 역할에 대한 정보는 증가하고 있으나, 벼의 GRPs와 RZs의 생리적인 기능은 현재 거의 알려지지 않은 상태이다. 본 논문에서는 벼에 존재하는 O_(s)GRPs와 O_(s)RZs 유전자들의 저온 및 동결 스트레스 내성 과정에서의 기능적인 역할을 연구하였다. 연구한 6개의 O_(s)GRPs와 3개의 O_(s)RZs중에 O_(s)GRP1 (O_(s)01g68790), O_(s)GRP4 (O_(s)04g33810), O_(s)GRP6 (O_(s)12g31800)과 O_(s)RZ2 (O_(s)07g08960)가 저온에 민감한 대장균 BX04 변종세포의 저온에서의 생육을 보완하는 능력을 보였고, 이 보완능력은 각 유전자들이 DNA와 RNA를 풀어주는 능력과 밀접한 상호관계를 나타냈다. 또한, O_(s)GRP4와 O_(s)RZ2는 애기장대의 8개 GRPs 유전자중 하나인 AtGRP7의 발현이 억제되어 저온과 동결 스트레스에 민감한 grp7 돌연변이체의 저온 민감성 표현형을 보완하였다. AtGRP7이 식물에 동결 내성을 부여하고 대장균의 저온 순응과정 동안 RNA 샤페론 활성을 가지고 있는 점을 고려하면, 본 연구 결과는 벼와 애기장대의 GRP가 기능적으로 보존되어있다는 증거이며, GRPs가 쌍자엽식물 뿐만 아니라 단자엽식물에서도 저온 순응과정동안 RNA 샤페론으로서 기능을 수행함을 제시한다. 다른 연구에서는 다양한 스트레스 조건하의 애기장대 식물체에서 miR395c, miR395e, miR402과 miR414 등 4개의 microRNAs (miRNAs)의 발현과 기능적인 역할을 연구하였다. 이 논문에서 연구된 miRNAs는 몇 개의 표적 mRNA의 발현을 조절하는 것으로 예상된다; miR395c와 395e는 ATP sulfurylase와 sulfate transporter를, miR402는 DNA glycosylase (DEMETER)와 ATP-dependant helicase를, 그리고 miR414는 다양한 mRNA를 조절할 것으로 예상된다. miR395c와 miR395e를 과발현 시킨 형질전환 애기장대는 황 결핍 조건에서 야생종보다 더 잘 생존하였다. miR395c의 과발현은 고염분과 건조 스트레스 조건에서 애기장대의 발아를 저해시켰고, 반면에 miR395e의 과발현은 같은 스트레스 조건에서 식물체의 발아를 가속시켰다. miR395c와 miR395e가 오직 하나의 nucleotide가 다르다는 점을 고려할 때, 이 결과는 miRNA의 특정한 집단에서 하나의 nucleotide의 차이 때문에 다른 mRNA 표적의 절단을 유도할 수 있으며, 스트레스 조건하에서 애기장대 종자 발아의 positive 또는 negative 조절자로서 기능을 수행할 수 있음을 증명한다. 형질전환 애기장대의 분석 결과, miR414는 염분 스트레스와 앱시스산 처리 하에서 식물체의 종자 발아를 저해 하였으나, 반면에 miR402는 염분 또는 건조 스트레스와 앱시스산 처리 하에서 식물체의 종자 발아와 유식물 생장을 촉진하였다. 본 연구는 다양한 스트레스 에 반응하는 식물체에서 이러한 miRNA의 역할을 더 깊이 이해하는데 필요한 토대를 제공하였다.
In recent years, it has become increasingly apparent that posttranscriptional control of gene expression in eukaryotes is important in various cellular processes such as growth, development, and stress adaptation. Contrary to the increasing amount of knowledge regarding the functional roles of glyci...
In recent years, it has become increasingly apparent that posttranscriptional control of gene expression in eukaryotes is important in various cellular processes such as growth, development, and stress adaptation. Contrary to the increasing amount of knowledge regarding the functional roles of glycine-rich RNA-binding proteins (GRPs) and zinc finger-containing GRPs (RZs) in Arabidopsis thaliana in stress Es, the physiological functions of GRPs and RZs in rice (Oryza sativa) currently remain largely unknown. In this thesis, the functional roles of the gene family encoding OsGRPs and OsRZ from rice were investigated under cold or freezing stress conditions. Among the six OsGRPs and three OsRZs investigated, OsGRP1 (Os01g68790), OsGRP4 (Os04g33810), OsGRP6 (Os12g31800), and OsRZ2 (Os07g08960) were shown to have the ability to complement cold-sensitive BX04 E. coli mutant cells under low temperature conditions, and this complementation ability was correlated closely with their DNA- and RNA-melting abilities. Moreover, OsGRP4 and OsRZ2 complemented the cold-sensitive phenotypes of grp7 mutant plants, in which the expression of AtGRP7, one of the eight GRPs in Arabidopsis, was suppressed and is sensitive to cold and freezing stresses. Considering that AtGRP7 confers freezing tolerance in plants and harbors RNA chaperone activity during the cold adaptation process in E. coli, the results of the present study provide evidence that GRPs in rice and Arabidopsis are functionally conserved, and also suggest that GRPs perform a function as RNA chaperones during the cold adaptation processes in monocotyledonous plants, as well as in dicotyledonous plants. In recent years, the researches on microRNAs (miRNAs) as an important regulator in RNA metabolism are increasing, but the regulatory roles of miRNAs in plant stress responses are largely unknown. In this thesis, the expression and functional roles of four microRNAs including miR395c, miR395e, miR402, and miR414 were investigated in Arabidopsis plants subjected to a variety of stress conditions. The miRNAs investigated in this thesis have been predicted to regulate the expression of several target mRNAs; miR395c and 395e for ATP sulfurylase and sulfate transporter, miR402 for DNA glycosylase (DEMETER) and ATP-dependant helicase, and miR414 for diverse groups of mRNAs. The transgenic Arabidopsis plants that constitutively overexpress miR395c or miR395e survived better than the wild-type plants under sulfate starvation conditions. Overexpression of miR395c retarded the germination of Arabidopsis plants under high salt or dehydration stress conditions, whereas overexpression of miR395e accelerated the germination of the plants under the same stress conditions. Considering that miR395c and miR395e differs each other at only one nucleotide position, these results demonstrate that a single nucleotide difference in a particular family of miRNA can guide the cleavage of different mRNA targets and perform a function as a positive or negative regulator of seed germination in Arabidopsis plants under stress conditions. Analysis of the transgenic Arabidopsis plants showed that miR414 negatively affects the seed germination of the plants under salt stress and ABA treatment conditions, while miR402 positively affects the seed germination and seedling growth of the plants under salt or dehydration stress and ABA treatment conditions. The results of the present study provide a basis for further investigation of the regulatory roles of miRNAs in the responses of plants to a variety of stress conditions.
In recent years, it has become increasingly apparent that posttranscriptional control of gene expression in eukaryotes is important in various cellular processes such as growth, development, and stress adaptation. Contrary to the increasing amount of knowledge regarding the functional roles of glycine-rich RNA-binding proteins (GRPs) and zinc finger-containing GRPs (RZs) in Arabidopsis thaliana in stress Es, the physiological functions of GRPs and RZs in rice (Oryza sativa) currently remain largely unknown. In this thesis, the functional roles of the gene family encoding OsGRPs and OsRZ from rice were investigated under cold or freezing stress conditions. Among the six OsGRPs and three OsRZs investigated, OsGRP1 (Os01g68790), OsGRP4 (Os04g33810), OsGRP6 (Os12g31800), and OsRZ2 (Os07g08960) were shown to have the ability to complement cold-sensitive BX04 E. coli mutant cells under low temperature conditions, and this complementation ability was correlated closely with their DNA- and RNA-melting abilities. Moreover, OsGRP4 and OsRZ2 complemented the cold-sensitive phenotypes of grp7 mutant plants, in which the expression of AtGRP7, one of the eight GRPs in Arabidopsis, was suppressed and is sensitive to cold and freezing stresses. Considering that AtGRP7 confers freezing tolerance in plants and harbors RNA chaperone activity during the cold adaptation process in E. coli, the results of the present study provide evidence that GRPs in rice and Arabidopsis are functionally conserved, and also suggest that GRPs perform a function as RNA chaperones during the cold adaptation processes in monocotyledonous plants, as well as in dicotyledonous plants. In recent years, the researches on microRNAs (miRNAs) as an important regulator in RNA metabolism are increasing, but the regulatory roles of miRNAs in plant stress responses are largely unknown. In this thesis, the expression and functional roles of four microRNAs including miR395c, miR395e, miR402, and miR414 were investigated in Arabidopsis plants subjected to a variety of stress conditions. The miRNAs investigated in this thesis have been predicted to regulate the expression of several target mRNAs; miR395c and 395e for ATP sulfurylase and sulfate transporter, miR402 for DNA glycosylase (DEMETER) and ATP-dependant helicase, and miR414 for diverse groups of mRNAs. The transgenic Arabidopsis plants that constitutively overexpress miR395c or miR395e survived better than the wild-type plants under sulfate starvation conditions. Overexpression of miR395c retarded the germination of Arabidopsis plants under high salt or dehydration stress conditions, whereas overexpression of miR395e accelerated the germination of the plants under the same stress conditions. Considering that miR395c and miR395e differs each other at only one nucleotide position, these results demonstrate that a single nucleotide difference in a particular family of miRNA can guide the cleavage of different mRNA targets and perform a function as a positive or negative regulator of seed germination in Arabidopsis plants under stress conditions. Analysis of the transgenic Arabidopsis plants showed that miR414 negatively affects the seed germination of the plants under salt stress and ABA treatment conditions, while miR402 positively affects the seed germination and seedling growth of the plants under salt or dehydration stress and ABA treatment conditions. The results of the present study provide a basis for further investigation of the regulatory roles of miRNAs in the responses of plants to a variety of stress conditions.
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