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모든 진핵세포는 리소좀이라고 불리는 세포 소기관이 존재하고, 리소좀에는 리파아제, 글리코시다아제 등 가수분해 효소가 약 60여가지 이상 포함되어 있다. 리소좀의 주 기능은 항균 능력, 자가 분해 능력, ...

모든 진핵세포는 리소좀이라고 불리는 세포 소기관이 존재하고, 리소좀에는 리파아제, 글리코시다아제 등 가수분해 효소가 약 60여가지 이상 포함되어 있다. 리소좀의 주 기능은 항균 능력, 자가 분해 능력, 거대 분자의 회수 및 분해의 역할을 한다. 절화의 노화 지연에 대한 연구는 절화 시장에서 매우 중요한 역할을 한다. 그러나 절화의 수명을 연장하는데 사용되는 전처리제는 환경오염의 원인이 되는 화학제품으로 이루어져 있다. 절화의 수명을 결정하는 요인은 물리적 요인으로, 수분 손실, 줄기의 박테리아 변화, 온도, 기공의 변화 등이 존재하고, 화학적 요인으로는 노화 호르몬의 영향, 식물체 내의 당 함량 변화 등이 있다. 효모의 리소좀은 동물세포가 가지고 있는 리소좀과 같은 역할을 한다. 최근 리소좀 융합에 관여하는 단백질인 YPT7을 활용하여 리소좀 융합에 대한 연구가 집중되고 있다.
본 연구에서는 리소좀을 활용하여 절화의 수명을 연장시키고자 한다. 또한 리소좀과 노화 호르몬인 에틸렌의 전구체인 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid(ACC)와의 상관관계를 규명하고, 리소좀 융합 단백질을 사용하여 효모의 리소좀 크기를 변화시켜 절화의 수명을 효과적으로 연장시키고자 한다.
첫번째로, 우리는 계란 흰자에서 추출한 리소좀을 활용하여 세가지 꽃인 프리지아, 백합, 장미의 노화를 지연시켰다. Lysosomal enzyme (LE) 의 농도 0.02mg/ml and 0.002mg/ml을 절화 프리지아에 처리하였을 때, 대조군과 비교하였 때, 프리지아의 무게와 관상가치를 확인하여 약 2일정도 수명이 연장된 것을 확인하였다. 절화 백합과 절화 장미의 경우에는 그 결과가 유사하였다. 이들은 무게가 대조군보다 낮게 관찰되었지만, 관상가치는 약 2일정도 증가하였다. 우리는 이러한 결과의 원인을 장미에 중점을 두고 규명하고자 하였다. 우리는 절화의 수명을 결정하는 요인들 중 기공의 변화, 줄기의 박테리아, 그리고 장미 꽃잎에서 가용성 탄수화물의 함량을 살펴보았다. LE를 처리한 장미를 1일차와 6일차로 나누어 비교해보았을 때, 이들은 대조군에 비해 기공의 크기가 증가하였고, 박테리아의 수는 감소하였으며, 가용성 탄수화물의 함량은 증가하였다. 그래서 수분 함량의 손실이 기공의 크기가 커져서 증가하였지만, 관상 가치는 박테리아의 감소와 가용성 탄수화물 함량의 증가로 2일이상 더 연장된 것이라고 확인하였다.
두번째로, 에틸렌 호르몬 생성에 관여하는 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC), S-adenosyl-L-methionin (SAM)을 HeLa 세포에 처리하여 리소좀의 활성의 변화를 확인하였다. 먼저 앞서 사용한 이러한 이유로, LE에 의해 ACC함량이 감소하는지 확인하기 위하여 LC/MS 분석을 하였지만, 그 함량에는 변화가 없었다. 그리고 HeLa 세포에 SAM을 처리한 리소좀은 활성의 변화가 전혀 보이지 않았다. 반면에 ACC를 처리한 리소좀에서는 ACC의 농도가 증가함에 따라 리소좀의 활성이 증가하였다. 그래서 우리는 FE-SEM을 통해 5mM ACC, 10mM NH4Cl을 처리한 리소좀을 추출하여 그 형태를 확인해 보았다. 그 결과 대조군에 비하여 ACC를 처리한 리소좀의 크기는 증가하였으며, NH4Cl을 처리한 것은 크기가 감소하였다. 즉, 리소좀이 ACC에 영향을 주는 것이 아니라, ACC가 리소좀에 영향을 준다는 것을 확인하였다.
마지막으로, 우리는 YPT7 단백질을 활용하여 재조합 리소좀을 만들었고, 재조합 리소좀의 크기 변화를 확인하였다. MBTL-MYH-3 의 리소솜을 제외하고 모든 재조합 리소좀은 그 크기가 대조군보다 작은 리소좀이 발견되었다. 그리고 작아진 리소좀의 활성이 대조군의 리소좀 활성과 유사한지 알아보기 위하여 항균력 테스트를 통해 그 활성을 확인 하였다. 그 결과 재조합 리소좀의 항균력은 모두 약 60%에서 80% 정도로 활성이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. NH4Cl과 같은 화학물질을 처리한 리소좀의 크기도 작아지지만, 이들은 활성이 줄어든다고 알려져 있다. 그래서 우리는 리소좀의 활성을 유지하는 작아진 리소좀을 개발하였고, 우리는 이 작아진 리소좀이 절화에 더 잘 흡수 하여 ACC를 타겟할 수 있을것이라고 판단하였다.
즉, 우리는 리소좀이 절화의 수명을 연장시킬 수 있는 친환경적인 소재의 가능성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

All eukaryote exist organelle which is called lysosomes and it contain over 60 different hydrolytic enzyme such as lipases, glycosidases. The primary function of the lysosome is the degradation and recycling of macromolecules, autophagy. The study of senescence preservative on cut flowers is very im...

All eukaryote exist organelle which is called lysosomes and it contain over 60 different hydrolytic enzyme such as lipases, glycosidases. The primary function of the lysosome is the degradation and recycling of macromolecules, autophagy. The study of senescence preservative on cut flowers is very important to be obtained commercial value. However, all of the products sold to increase the vase life od cut flwers are chemical products, which are causing environmental pollution. Factors determining vase life of cut flower, there are physical factor such as water loss, bacteria of stem, temperature and stomatal change and are chemical factor such as senescence hormone and carbohydrate contents. Lysosome in yeast is similar to lysosome of animal cell and vacuole of plant. Recent studies have focused on changes in vacuoles for changes in YPT7 as fusion protein. YPT7 protein (YTP7p) is localized in vacuolar membrane and YPT7p helps vacuolar fusion.
In this study, the main purpose of this study was to delay the senescence of cut flowers using lysosomes. Also, it investigated the relationship between lysosome and 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC), which is an ethylene precursor, and a more effective preservative of cut flower by changing the lysosome size of yeast using fusion protein.
First, in this study, we delayed vase life of three cut flowers (rose, freesia and lily) using lysosome extracted from egg white. The cut freesia treated of LE of all concentration (0.02mg/ml and 0.002mg/ml) delayed senescence of freesia about 2days compared to control group. The result of cut lily and rose flowers were similar. The results of roses and lilies were similar. They weighed less than the control, but the ornamental value increased by about 2 days. The reason is explained in results on cut rose flowers by the change of stoma, accumulation of microorganisms and contents of soluble carbohydrate. Cut rose flower treated with LE show that stoma was increased and population of bacteria were decreased and soluble carbohydrate were increased on 6day than control group. Therefore, LE showed the potential as a preservative.
Secondly, it was investigated changes in lysosomal activity using the ethylene precursors as ACC and SAM in HeLa cell. In lysosomes treated with SAM, there was no change in activity, and in lysosomes treated with ACC, activity increased with increasing concentrations. In order to confirm ACC reduction by lysosomes, we carried out LC/MS analysis. However, the contents of ACC did not decrease. So, we observed lysosomes with 5mM ACC, 10mM NH4Cl in HeLa cell by FE-SEM. The size of lysosomes with ACC were increased but size of lysosomes with NH4Cl was decreased than control. Therefore, we found that ACC affect lysosomes.
Finally, we made recombinant lysosomes using YPT7protein and confirmed their lysosome size changes. All of the recombinant lysosomes except lysosome of MBTL-MYH-3 were found to be small lysosomes than control Mock and MBTL-MYH-1. We confirmed that the activity of the smaller lysosome is similar to that of the wild type lysosome. As a result, the other lysosomes of recombinant yeast had lower antimicrobial activity than the mock control, but most of them showed about 60 % to 80% of the antimicrobial activity. However, MBTL-MYH-3, which did not change its size of lysosome, showed antimicrobial activity lower than about 40%. Chemicals such as NH4Cl could reduce the size of lysosomes, but they are known to be inhibitors of lysosomes and lose their activity. So, we developed smaller lysosomes with lysosomal activity and we were assumed that cut flowers absorb smaller lysosomes and confirmed the possibility of targeting ACC.

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