[논문]건조 및 저장조건에 따른 쌀 저장단백질의 변화양상

신평균; 장안철; 홍성창; 이기상; 이금희; 이용복

doi:10.5338/kjea.2008.27.4.456

Abstract ▼ AI-Helper

Quality of rice grain changes during dry storage with internal physiological changes and external injury by organism. Storage rice changes by condition with respiration via variable temperature, hydrolysis enzyme reaction, lipid peroxidation occurs with change of palatability. During dry storage, ph...

Quality of rice grain changes during dry storage with internal physiological changes and external injury by organism. Storage rice changes by condition with respiration via variable temperature, hydrolysis enzyme reaction, lipid peroxidation occurs with change of palatability. During dry storage, physiological change with protein variation pattern was examined by image analysis on proteomic technology. Analysis revealed that protein activity had no change store at room temperature and store at $40^{\circ}C$, but decreased store at $60^{\circ}C$. Analysis of variable hydrophobic protein pattern revealed that protein activity of beta-tubulin, protein disulfide isomerase, vacuolar ATPase b subunit, globulin was not significantly decreased all dry and store condition. However, heat shock protein 70, and glutathione transferase was significantly decreased when rice dried at $60^{\circ}C$ compared with room temperature and $40^{\circ}C$ dry condition.

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AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 Proteomics 기법을 이용해서 건조 및 저장조건에 따른 총 단백질과 온도변화에 민감한 소수성 단백질 함량변화를 구명하고자 한다.

제안 방법

농도가 측정된 단백질을 일차 Isoelectric focusing (IEF)를 한 후 이차적으로 SDS-PAGE를 수행하였다.
0, BioRad)를 이용하여 수행하였다. 선정된 단백질 spot은 Shevchenko 등¹¹⁾의 방법에 따라 modified porcine trypsin을 이용하여 작은 단편으로 효소적으로 분해하여 질량분석 (MALDI-TOF)을 하였고, 각각의 단백질 spot에 대한 mass spectrum 을 구하였다¹²⁾. 분석이 완료된 mass spectrum으로부터 단백질 서열 분석 후 동정을 위하여 Rockefeller 대학에서 개발한 PepFrag 검색엔진¹³⁾을 이용하여 분석하였다.
Proteomics 기법은 시간과 환경에 따라 변화하는 유전자 발현의 최종산물인 단백질 총체를 연구하는 기술로서 단백질의 발현 후 변형, 기능 및 조절작용, 다른 단백질과의 상효작용 등의 세포 내 분자수준에서 기능 작용을 해석하는 연구방법론을 뜻한다. 본 실험에서는 proteomics기법을 도입하여 쌀의 건조 및 저장조건별 저장단백질의 함량 및 변화양상을 분석하였다(Fig. 1). 일반적으로 RPC에서 현물벼를 수분이 14%까지 건조시 필요한 시간은 40℃에서는 10시간 60℃에서는 4시간이 필요하므로 RPC효율을 높이기 위해서 고온 건조를 많이 하는 경향이 있다.

대상 데이터

Japan)로 백미를 추출하여 해부용 칼을 이용하여 배아와 배유로 절단하여 시료분쇄기(실험실용 밀(TQ-100), Kett Co. Japan)로 분쇄한 다음 표준용 채 (5 ㎛)로 친 쌀가루를 시료로 사용하였다.

데이터처리

염색된 이차원 젤은 AGFA 사의 Duoscan T1200 스캐너로 스캐닝되어 확장자가 TIFF 파일의 형태로 컴퓨터에 저장되었다. 스캐닝된 이미지로부터 단백질 spots의 발현변화 확인을 위한 정량적인 분석은 PDQuest software (version 7.0, BioRad)를 이용하여 수행하였다. 선정된 단백질 spot은 Shevchenko 등¹¹⁾의 방법에 따라 modified porcine trypsin을 이용하여 작은 단편으로 효소적으로 분해하여 질량분석 (MALDI-TOF)을 하였고, 각각의 단백질 spot에 대한 mass spectrum 을 구하였다¹²⁾.

이론/모형

그리고 단백질 추출을 위해서 1시간 동안 vortexing 하였으며 15,000 rpm으로 1시간 동안 원심분리하여 상층액을 이차원전기영동의 시료로 사용하였다. 단백질의 농도 측정은 Bradford법⁹⁾으로 수행하였다. 농도가 측정된 단백질을 일차 Isoelectric focusing (IEF)를 한 후 이차적으로 SDS-PAGE를 수행하였다.
농도가 측정된 단백질을 일차 Isoelectric focusing (IEF)를 한 후 이차적으로 SDS-PAGE를 수행하였다. 이차원전기영동이 완료된 이차원 젤의 단백질은 Anderson등¹⁰⁾의 방법에 따라 Coomassie G250으로 시각화하였다. 염색된 이차원 젤은 AGFA 사의 Duoscan T1200 스캐너로 스캐닝되어 확장자가 TIFF 파일의 형태로 컴퓨터에 저장되었다.
선정된 단백질 spot은 Shevchenko 등¹¹⁾의 방법에 따라 modified porcine trypsin을 이용하여 작은 단편으로 효소적으로 분해하여 질량분석 (MALDI-TOF)을 하였고, 각각의 단백질 spot에 대한 mass spectrum 을 구하였다¹²⁾. 분석이 완료된 mass spectrum으로부터 단백질 서열 분석 후 동정을 위하여 Rockefeller 대학에서 개발한 PepFrag 검색엔진¹³⁾을 이용하여 분석하였다.

성능/효과

2). 그러나 40℃에서 건조시 저온 저장 보다 상온 저장에서 단백질 함량이 감소되었다 그리고 60℃에서 건조시 상온 및 저온 저장 모두에서 현저한 단백질 함량 감소가 되었지만, 저온 저장은 40℃건조 후 상온 저장과 비슷한 단백질 함량 감소를 보였다. 이는 Yamada등¹⁴⁾이 보고한 건조 및 저장 조건에 따른 단백질 변성에 의한 단백질 함량 감소와 같은 결과이다.
그러나 HSP70과 glutathione transferase는 60℃건조 조건에서 상온과 40 ℃건조 조건과 큰 단백질 함량 차이를 보였다. 그리고 위 6개의 소수성 단백질은 저장 조건 온도 보다는 건조 온도에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 따라서 HSP70과 glutathione transferase는 건조온도를 예측할 수 있는 biomarker로의 이용가능성이 있는 것으로 판단된다.
일반적으로 RPC에서 현물벼를 수분이 14%까지 건조시 필요한 시간은 40℃에서는 10시간 60℃에서는 4시간이 필요하므로 RPC효율을 높이기 위해서 고온 건조를 많이 하는 경향이 있다. 본 연구에서 상온에서 건조시 단백질 함량은 저장온도에 크게 영향을 받지 않았다 (Fig. 2). 그러나 40℃에서 건조시 저온 저장 보다 상온 저장에서 단백질 함량이 감소되었다 그리고 60℃에서 건조시 상온 및 저온 저장 모두에서 현저한 단백질 함량 감소가 되었지만, 저온 저장은 40℃건조 후 상온 저장과 비슷한 단백질 함량 감소를 보였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	쌀 품질 및 밥맛은 주로 무엇에 크게 영향을 받는가?	쌀 품질 및 밥맛은 주로 품종, 기상, 토양, 재배 방법 및 수확시기 등에 크게 영향을 받기 때문에 이에 관한 다수의 연구가 수행된 바 있다 그러나 벼는 수확 후 오랜 시간 저장 . 되므로 저장기간 발생 할 수 있는 질적 손실을 최소화 할 필요가 있다 산물벼를 즉시 건조하지 않고 장시간 방치하거나, 고온 건조시 단백질 응고 및 변성에 의해서 밥맛이 저하 된다.
	벼는 수확후 저장기간 발생 할 수 있는 질적 손실을 최소화 할 필요가 있는 이유는?	쌀 품질 및 밥맛은 주로 품종, 기상, 토양, 재배 방법 및 수확시기 등에 크게 영향을 받기 때문에 이에 관한 다수의 연구가 수행된 바 있다 그러나 벼는 수확 후 오랜 시간 저장 . 되므로 저장기간 발생 할 수 있는 질적 손실을 최소화 할 필요가 있다 산물벼를 즉시 건조하지 않고 장시간 방치하거나, 고온 건조시 단백질 응고 및 변성에 의해서 밥맛이 저하 된다. 특히, 소수성 단백질은 온도변화에 민감하게 반응한다.
	쌀가루로부터 단백질 추출은 어떻게 진행되었는가?	쌀가루로부터 단백질 추출은 다음과 같이 진행되었다 쌀. 가루는 10배 부피의 7M urea, 2 M Thiourea, 4% (w/v) CHAPS, 1% (w/v) dithiothreitol (DTT), 2% (v/v) pharmalyte, 1 mM benzamidine로 구성된 용액과 혼합하여 homogenizer에 의해 분해되었다. 그리고 단백질 추출을위해서 1시간 동안 vortexing하였으며 15,000 rpm으로 1시간 동안 원심분리하여 상층액을 이차원전기영동의 시료로사용하였다.

참고문헌 (14)

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http://prowl.rockefeller.edu/prowl/-pepfrag.html
Yamada, C., Izumi, H., Hirano, J., Mizukuchi, A., Kise, M., Matsuda T., and Kato. Y. (2005) Degradation of soluble proteins including some allergens in brown rice grains by endogenous proteolytic activity during germination and heat-processing, Biosci. Biotechnol. Biochem. 69, 1877-1883

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