모든 생물체는 열충격 단백질 (Heat Shock Proteins, HSPs)이라 불리는 특정 단백질 그룹을 생산하여 온도상승에 대처한다. 뿐만 아니라, 몇몇 HSPs는 저온, 가뭄, 염분 등의 다양한 환경 스트레스 하에서도 축적된다. 식물에서 small(s) HSPs (15-42 kDa)은 특히 다양하고 풍부하게 생산되는데 이는 이동할 수 없는 식물의 특성상 항상 변화하는 환경에 빠르게 적응하기 위해 발달시킨 방어기작이라 추측된다. 본 연구에서는 저온 및 염분 스트레스 하에 당근 (Daucus carota L.)의 sHSPs 중 하나인 DcHsp17.7의 발현 특성 및 작용기작을 조사하였다. 다양한 환경스트레스 하에 DcHsp17.7의 발현을 조사하기 위해 Immunoblot analysis을 수행하였다. 고온 (40 ℃), 저온 (2 ℃), 염분 (300 mM NaCl) 스트레스 하에 잎 조직에서 DcHsp17.7이 축적되었다. 또한 semiquantitatively reverse transcription-PCR과 immunoblot analysis를 수행하여 지속적인 저온 스트레스 (2 ℃，10일 동안) 하에 당근 잎 조직의 DcHsp17.7 전사체와 단백질의 축적 레벨이 서로 상이함을 확인하였다. 이는 세포내에서 DcHsp17.7의 발현이 전사와 번역수준에서 역동적으로 조절될 가능성이 있음을 시사한다. DcHsp17.7의 작용기작을 조사하기 위해 DcHsp17.7을 E. coli에 도입하여 발현을 유도 하였다. DcHsp17.7의 molecular chaperone 기능을 확인하기 위해 저온 (2 ℃，10일 동안) 과 염분 (5 M NaCl 까지，2 h 동안) 스트레스 하에 DcHsp17.7을 발현하는 형질전환 E. coli와 control cell의 soluble ...
모든 생물체는 열충격 단백질 (Heat Shock Proteins, HSPs)이라 불리는 특정 단백질 그룹을 생산하여 온도상승에 대처한다. 뿐만 아니라, 몇몇 HSPs는 저온, 가뭄, 염분 등의 다양한 환경 스트레스 하에서도 축적된다. 식물에서 small(s) HSPs (15-42 kDa)은 특히 다양하고 풍부하게 생산되는데 이는 이동할 수 없는 식물의 특성상 항상 변화하는 환경에 빠르게 적응하기 위해 발달시킨 방어기작이라 추측된다. 본 연구에서는 저온 및 염분 스트레스 하에 당근 (Daucus carota L.)의 sHSPs 중 하나인 DcHsp17.7의 발현 특성 및 작용기작을 조사하였다. 다양한 환경스트레스 하에 DcHsp17.7의 발현을 조사하기 위해 Immunoblot analysis을 수행하였다. 고온 (40 ℃), 저온 (2 ℃), 염분 (300 mM NaCl) 스트레스 하에 잎 조직에서 DcHsp17.7이 축적되었다. 또한 semiquantitatively reverse transcription-PCR과 immunoblot analysis를 수행하여 지속적인 저온 스트레스 (2 ℃，10일 동안) 하에 당근 잎 조직의 DcHsp17.7 전사체와 단백질의 축적 레벨이 서로 상이함을 확인하였다. 이는 세포내에서 DcHsp17.7의 발현이 전사와 번역수준에서 역동적으로 조절될 가능성이 있음을 시사한다. DcHsp17.7의 작용기작을 조사하기 위해 DcHsp17.7을 E. coli에 도입하여 발현을 유도 하였다. DcHsp17.7의 molecular chaperone 기능을 확인하기 위해 저온 (2 ℃，10일 동안) 과 염분 (5 M NaCl 까지，2 h 동안) 스트레스 하에 DcHsp17.7을 발현하는 형질전환 E. coli와 control cell의 soluble protein 양을 측정하였다. 저온 스트레스 하에 DcHsp17.7을 발현하는 형질전환 된 E. coli는 soluble protein 양이 83%까지 유지된 반면，control cell의 soluble protein은 52%까지 떨어져 큰 차이를 보였다. 또한 염분 스트레스 하에 DcHsp17.7을 발현하는 형질전환 된 E. coli의 단백질양은 94% soluble 하게 유지되었고 control cell의 단백질양은 86% soluble 하게 남아있어 큰 차이를 보이지 않았으나 반복적으로 control cell의 soluble protein양이 낮은 것을 확인했다. 이 결과는 DcHsp17.7이 저온 및 염분 스트레스에 하에 단백질의 solubility를 유지시키는 molecular chaperone으로서 기능하는 것을 시사한다. 세포내에서 DcHsp17.7의 기능적 구조를 알아보기 위해 Native-PAGE analysis을 수행하였다. 당근 잎 조직의 저온 (2℃，10일 동안)과 염분 (300 mM NaCl，5시간 동안) 스트레스 처리 시 DcHsp17.7은 두 가지 크기의 oligomeric complexes (약 170 과 230 kDa)에서 나타났다. 이는 이러한 두 가지 크기의 DcHsp17.7 복합체가 단백질 기능에 중요한 역할을 할 가능성이 있으며 저온과 염분 스트레스 하에 DcHsp17.7이 비슷한 구조로 기능을 수행 할 가능성이 있음을 시사한다. 몇몇 연구에서 sHSPs이 molecular chaperone으로서 기능하는 것은 보고되었지만, 분자 수준에서 기작은 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 DcHsp17.7 기질의 결합여부와 3차원 구조를 조사하고자 N-terminal에 6개의 Histidine을 포함하는 DcHsp17.7을 정제하였다. 본 연구를 통해 sHSP의 작용기작을 규명하고 나아가 다양한 환경스트레스 내성을 갖는 식물의 개발에 정보를 제공할 것이다.
모든 생물체는 열충격 단백질 (Heat Shock Proteins, HSPs)이라 불리는 특정 단백질 그룹을 생산하여 온도상승에 대처한다. 뿐만 아니라, 몇몇 HSPs는 저온, 가뭄, 염분 등의 다양한 환경 스트레스 하에서도 축적된다. 식물에서 small(s) HSPs (15-42 kDa)은 특히 다양하고 풍부하게 생산되는데 이는 이동할 수 없는 식물의 특성상 항상 변화하는 환경에 빠르게 적응하기 위해 발달시킨 방어기작이라 추측된다. 본 연구에서는 저온 및 염분 스트레스 하에 당근 (Daucus carota L.)의 sHSPs 중 하나인 DcHsp17.7의 발현 특성 및 작용기작을 조사하였다. 다양한 환경스트레스 하에 DcHsp17.7의 발현을 조사하기 위해 Immunoblot analysis을 수행하였다. 고온 (40 ℃), 저온 (2 ℃), 염분 (300 mM NaCl) 스트레스 하에 잎 조직에서 DcHsp17.7이 축적되었다. 또한 semiquantitatively reverse transcription-PCR과 immunoblot analysis를 수행하여 지속적인 저온 스트레스 (2 ℃，10일 동안) 하에 당근 잎 조직의 DcHsp17.7 전사체와 단백질의 축적 레벨이 서로 상이함을 확인하였다. 이는 세포내에서 DcHsp17.7의 발현이 전사와 번역수준에서 역동적으로 조절될 가능성이 있음을 시사한다. DcHsp17.7의 작용기작을 조사하기 위해 DcHsp17.7을 E. coli에 도입하여 발현을 유도 하였다. DcHsp17.7의 molecular chaperone 기능을 확인하기 위해 저온 (2 ℃，10일 동안) 과 염분 (5 M NaCl 까지，2 h 동안) 스트레스 하에 DcHsp17.7을 발현하는 형질전환 E. coli와 control cell의 soluble protein 양을 측정하였다. 저온 스트레스 하에 DcHsp17.7을 발현하는 형질전환 된 E. coli는 soluble protein 양이 83%까지 유지된 반면，control cell의 soluble protein은 52%까지 떨어져 큰 차이를 보였다. 또한 염분 스트레스 하에 DcHsp17.7을 발현하는 형질전환 된 E. coli의 단백질양은 94% soluble 하게 유지되었고 control cell의 단백질양은 86% soluble 하게 남아있어 큰 차이를 보이지 않았으나 반복적으로 control cell의 soluble protein양이 낮은 것을 확인했다. 이 결과는 DcHsp17.7이 저온 및 염분 스트레스에 하에 단백질의 solubility를 유지시키는 molecular chaperone으로서 기능하는 것을 시사한다. 세포내에서 DcHsp17.7의 기능적 구조를 알아보기 위해 Native-PAGE analysis을 수행하였다. 당근 잎 조직의 저온 (2℃，10일 동안)과 염분 (300 mM NaCl，5시간 동안) 스트레스 처리 시 DcHsp17.7은 두 가지 크기의 oligomeric complexes (약 170 과 230 kDa)에서 나타났다. 이는 이러한 두 가지 크기의 DcHsp17.7 복합체가 단백질 기능에 중요한 역할을 할 가능성이 있으며 저온과 염분 스트레스 하에 DcHsp17.7이 비슷한 구조로 기능을 수행 할 가능성이 있음을 시사한다. 몇몇 연구에서 sHSPs이 molecular chaperone으로서 기능하는 것은 보고되었지만, 분자 수준에서 기작은 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 DcHsp17.7 기질의 결합여부와 3차원 구조를 조사하고자 N-terminal에 6개의 Histidine을 포함하는 DcHsp17.7을 정제하였다. 본 연구를 통해 sHSP의 작용기작을 규명하고 나아가 다양한 환경스트레스 내성을 갖는 식물의 개발에 정보를 제공할 것이다.
All living organisms studied to date respond to elevated temperatures by producing a group of special proteins called Heat shock proteins (HSPs). Furthermore, some HSPs also accumulate under other environmental stresses, such as cold, drought and salinity. In plants, small(s) HSPs (15 to 42 kDa in s...
All living organisms studied to date respond to elevated temperatures by producing a group of special proteins called Heat shock proteins (HSPs). Furthermore, some HSPs also accumulate under other environmental stresses, such as cold, drought and salinity. In plants, small(s) HSPs (15 to 42 kDa in size) are notably diverse and abundant, that may reflect their need to quickly adapt to everchanging environmental conditions. The expression profile and functional properties of DcHsp17.7, a small heat shock protein from carrot (Daucus carota L.), were examined under heat, cold and salt stresses. Immunoblot analysis with DcHsp17.7 polyclonal antibody showed that DcHsp17.7 was accumulated under heat (40 ℃), cold (2 ℃) and salt (300 mM NaCl) stresses in leaf tissue. Semiquantitatively reverse -transcription PCR and immunoblot analysis showed that differential accumulation of the DcHsp17.7 transcript and protein under an extended cold stress condition (2 ℃ up to 10 d). These result suggests that expression of DcHsp17.7 might be dynamically controlled at the transcriptional and translational levels. To examine the chaperoning functional properties of DcHsp17.7, the gene was expressed in Escherichia coli. Then, amounts of soluble protein in transformed cells expressing DcHsp17.7 and in control cells under cold (2 ℃ for 10 days) and salt (5 M NaCl for 2 hour) stresses were measured. Under the cold stress, the amount of soluble protein was 83% in transformed cells expressing DcHsp17.7, whereas control cells showed only 52%. Furthermore, under the salt stress, the amount of soluble protein was 96% in transformed cells expressing DcHsp17.7 whereas control cells remained 86%, slightly decreased. These results were suggesting that DcHsp17.7 functions as a molecular chaperone preventing under both cold and salt stresses. For conformational characteristics analysis of DcHsp17.7, Native- polyacrylamide analysis was performed. As a result, DcHsp17.7 was found in two oligomeric complexes (approximately 170 and 230 kDa) in both cold- and salt-stressed carrot leaf tissue. It suggests that two DcHsp17.7 oligomeric complexes might be important for the function of the protein. To investigate mechanism of molecular chaperone function and three dimentional structure of DcHsp17.7, the protein was purified. Through this study, functional mechanism of sHSPs will be revealed and then this study will provide with information of environmental stresses tolerance plant development.
All living organisms studied to date respond to elevated temperatures by producing a group of special proteins called Heat shock proteins (HSPs). Furthermore, some HSPs also accumulate under other environmental stresses, such as cold, drought and salinity. In plants, small(s) HSPs (15 to 42 kDa in size) are notably diverse and abundant, that may reflect their need to quickly adapt to everchanging environmental conditions. The expression profile and functional properties of DcHsp17.7, a small heat shock protein from carrot (Daucus carota L.), were examined under heat, cold and salt stresses. Immunoblot analysis with DcHsp17.7 polyclonal antibody showed that DcHsp17.7 was accumulated under heat (40 ℃), cold (2 ℃) and salt (300 mM NaCl) stresses in leaf tissue. Semiquantitatively reverse -transcription PCR and immunoblot analysis showed that differential accumulation of the DcHsp17.7 transcript and protein under an extended cold stress condition (2 ℃ up to 10 d). These result suggests that expression of DcHsp17.7 might be dynamically controlled at the transcriptional and translational levels. To examine the chaperoning functional properties of DcHsp17.7, the gene was expressed in Escherichia coli. Then, amounts of soluble protein in transformed cells expressing DcHsp17.7 and in control cells under cold (2 ℃ for 10 days) and salt (5 M NaCl for 2 hour) stresses were measured. Under the cold stress, the amount of soluble protein was 83% in transformed cells expressing DcHsp17.7, whereas control cells showed only 52%. Furthermore, under the salt stress, the amount of soluble protein was 96% in transformed cells expressing DcHsp17.7 whereas control cells remained 86%, slightly decreased. These results were suggesting that DcHsp17.7 functions as a molecular chaperone preventing under both cold and salt stresses. For conformational characteristics analysis of DcHsp17.7, Native- polyacrylamide analysis was performed. As a result, DcHsp17.7 was found in two oligomeric complexes (approximately 170 and 230 kDa) in both cold- and salt-stressed carrot leaf tissue. It suggests that two DcHsp17.7 oligomeric complexes might be important for the function of the protein. To investigate mechanism of molecular chaperone function and three dimentional structure of DcHsp17.7, the protein was purified. Through this study, functional mechanism of sHSPs will be revealed and then this study will provide with information of environmental stresses tolerance plant development.
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