엽록체운동은 다양한 빛 조건에서 식물이 생존하고 광합성 능력을 최적화하는 데 필수적인 생리학적 반응이다. 엽록체는 약한 빛 조건에서 빛을 효율적으로 활용하기 위해 세포 표면에 모이는 집합반응을 보이고 강한 빛 조건에서 광 손상을 피하기 위해 세포 가장자리로 이동하는 도피반응을 보인다. 엽록체운동은 청색광 수용체인 phototropin이 청색광 조사 위치와 세기를 감지하여 유도되는 신호에 의해 CHUP1 (CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING 1)복합체를 조절함으로써 chloroplast actin (cp-actin)의 비대칭적 재배치를 통해 이루어진다. 특히, cp-actin의 재배치는 엽록체의 이동 방향과 속도를 결정하는 주요한 인자이다. CHUP1은 엽록체운동에 필수적이며 CHUP1 C말단 액틴중합 도메인 (CCAP)은 액틴중합인자 Formin의 FH2와 구조적인 유사성을 보이며, cp-actin의 중합인자로 기능한다. 본 연구에서는 ...
엽록체운동은 다양한 빛 조건에서 식물이 생존하고 광합성 능력을 최적화하는 데 필수적인 생리학적 반응이다. 엽록체는 약한 빛 조건에서 빛을 효율적으로 활용하기 위해 세포 표면에 모이는 집합반응을 보이고 강한 빛 조건에서 광 손상을 피하기 위해 세포 가장자리로 이동하는 도피반응을 보인다. 엽록체운동은 청색광 수용체인 phototropin이 청색광 조사 위치와 세기를 감지하여 유도되는 신호에 의해 CHUP1 (CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING 1)복합체를 조절함으로써 chloroplast actin (cp-actin)의 비대칭적 재배치를 통해 이루어진다. 특히, cp-actin의 재배치는 엽록체의 이동 방향과 속도를 결정하는 주요한 인자이다. CHUP1은 엽록체운동에 필수적이며 CHUP1 C말단 액틴중합 도메인 (CCAP)은 액틴중합인자 Formin의 FH2와 구조적인 유사성을 보이며, cp-actin의 중합인자로 기능한다. 본 연구에서는 애기장대게놈 데이터 베이스에서 CHUP1 C말단과 유사한 염기서열을 가지는 유전자 4개를 찾아 분리하였으며 CHUC (CHUP1 C-TERMINAL HOMOLOG)이라고 명명하였다. CHUC1~CHUC4는 CHUP1과 유사한 proline-rich 및 CCAP 도메인으로 구성되어 있다. CHUC3은 생체 외 액틴중합실험에서 액틴중합을 촉진시켰고 CHUP1의 CCAP 도메인과 CHUC1의 CCAP 도메인을 교환시킨 유전자는 부분적으로 chup1 돌연변이체의 엽록체운동을 보완하였다. 그러나 CHUC1~CHUC4는 직접적으로 엽록체운동에 관여하지 않았다. CHUC1~CHUC4 유전자는 다양한 조직에서 특이적 발현양상을 나타내었다. CHUC1과 CHUC2는 모든 조직에서 골고루 발현하였고, CHUC3는 줄기에서, CHUC4는 꽃가루에서 특이적으로 발현하였다. 이는 CHUC1~CHUC4가 애기장대에서 다양한 생리학적 역할을 한다는 것을 의미 할 수 있다. 특히, chuc1, chuc3 변이체 식물이 야생형 식물 보다 중력반응에 더 낮은 반응성을 보였다. 이것은 CHUC1과 CHUC3는 액틴핵형성인자로서 굴광성 반응에 관여한다는 것을 시사한다.
엽록체운동은 다양한 빛 조건에서 식물이 생존하고 광합성 능력을 최적화하는 데 필수적인 생리학적 반응이다. 엽록체는 약한 빛 조건에서 빛을 효율적으로 활용하기 위해 세포 표면에 모이는 집합반응을 보이고 강한 빛 조건에서 광 손상을 피하기 위해 세포 가장자리로 이동하는 도피반응을 보인다. 엽록체운동은 청색광 수용체인 phototropin이 청색광 조사 위치와 세기를 감지하여 유도되는 신호에 의해 CHUP1 (CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING 1)복합체를 조절함으로써 chloroplast actin (cp-actin)의 비대칭적 재배치를 통해 이루어진다. 특히, cp-actin의 재배치는 엽록체의 이동 방향과 속도를 결정하는 주요한 인자이다. CHUP1은 엽록체운동에 필수적이며 CHUP1 C말단 액틴중합 도메인 (CCAP)은 액틴중합인자 Formin의 FH2와 구조적인 유사성을 보이며, cp-actin의 중합인자로 기능한다. 본 연구에서는 애기장대 게놈 데이터 베이스에서 CHUP1 C말단과 유사한 염기서열을 가지는 유전자 4개를 찾아 분리하였으며 CHUC (CHUP1 C-TERMINAL HOMOLOG)이라고 명명하였다. CHUC1~CHUC4는 CHUP1과 유사한 proline-rich 및 CCAP 도메인으로 구성되어 있다. CHUC3은 생체 외 액틴중합실험에서 액틴중합을 촉진시켰고 CHUP1의 CCAP 도메인과 CHUC1의 CCAP 도메인을 교환시킨 유전자는 부분적으로 chup1 돌연변이체의 엽록체운동을 보완하였다. 그러나 CHUC1~CHUC4는 직접적으로 엽록체운동에 관여하지 않았다. CHUC1~CHUC4 유전자는 다양한 조직에서 특이적 발현양상을 나타내었다. CHUC1과 CHUC2는 모든 조직에서 골고루 발현하였고, CHUC3는 줄기에서, CHUC4는 꽃가루에서 특이적으로 발현하였다. 이는 CHUC1~CHUC4가 애기장대에서 다양한 생리학적 역할을 한다는 것을 의미 할 수 있다. 특히, chuc1, chuc3 변이체 식물이 야생형 식물 보다 중력반응에 더 낮은 반응성을 보였다. 이것은 CHUC1과 CHUC3는 액틴핵형성인자로서 굴광성 반응에 관여한다는 것을 시사한다.
Chloroplast movement is an essential physiological response for plants to survive and optimize photosynthetic ability under various light conditions. While chloroplasts accumulate at the cell surface to utilize light efficiently under weak light conditions, they move to the cell edge to avoid photod...
Chloroplast movement is an essential physiological response for plants to survive and optimize photosynthetic ability under various light conditions. While chloroplasts accumulate at the cell surface to utilize light efficiently under weak light conditions, they move to the cell edge to avoid photodamage under strong light conditions. The chloroplast movement is mediated by rearrangements of chloroplast actin (cp-actin) filaments according to the intensity and position of light that is sensed by the blue light receptor, phototropin. CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING 1 (CHUP1) is essential for chloroplast movement as the cp-actin nucleation factor. The CHUP1 C-terminus actin polymerization domain (CCAP) has structural similarity to formin homology 2 (FH2). In this study, we identified four CHUP1 C-TERMINAL HOMOLOG genes (CHUC1~CHUC4) in Arabidopsis genome. The CHUC1~CHUC4 have high sequence homology in the proline rich (FH1 like) and CCAP-like domains with CHUP1. CHUC promoted actin polymerization in the presence of profilin as the CCAP domain. However, CHUC was not involved in chloroplast movement indicating that CHUC1~CHUC4 have diverse physiological roles in Arabidopsis. Consistently, the four CHUC genes exhibited the tissue-specific expression patterns. CHUC1 and CHUC2 were evenly expressed in all tissues, CHUC3 was specifically expressed in stem, and CHUC4 was specifically expressed in pollen. In addition, chup1 and chuc1, chuc3 mutant plants showed slower gravitropic response than wild type plants, indicating that CHUC1 and CHUC3 function in gravitropic response. These results suggest that CHUC1~CHUC4 are involved in various intracellular regulations through actin polymerization.
Chloroplast movement is an essential physiological response for plants to survive and optimize photosynthetic ability under various light conditions. While chloroplasts accumulate at the cell surface to utilize light efficiently under weak light conditions, they move to the cell edge to avoid photodamage under strong light conditions. The chloroplast movement is mediated by rearrangements of chloroplast actin (cp-actin) filaments according to the intensity and position of light that is sensed by the blue light receptor, phototropin. CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING 1 (CHUP1) is essential for chloroplast movement as the cp-actin nucleation factor. The CHUP1 C-terminus actin polymerization domain (CCAP) has structural similarity to formin homology 2 (FH2). In this study, we identified four CHUP1 C-TERMINAL HOMOLOG genes (CHUC1~CHUC4) in Arabidopsis genome. The CHUC1~CHUC4 have high sequence homology in the proline rich (FH1 like) and CCAP-like domains with CHUP1. CHUC promoted actin polymerization in the presence of profilin as the CCAP domain. However, CHUC was not involved in chloroplast movement indicating that CHUC1~CHUC4 have diverse physiological roles in Arabidopsis. Consistently, the four CHUC genes exhibited the tissue-specific expression patterns. CHUC1 and CHUC2 were evenly expressed in all tissues, CHUC3 was specifically expressed in stem, and CHUC4 was specifically expressed in pollen. In addition, chup1 and chuc1, chuc3 mutant plants showed slower gravitropic response than wild type plants, indicating that CHUC1 and CHUC3 function in gravitropic response. These results suggest that CHUC1~CHUC4 are involved in various intracellular regulations through actin polymerization.
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