[논문]배검은별무늬병균의 Scytalone Dehydratase 멜라닌유전자의 상동성

윤여홍; 윤성권; 손승렬; 김성환

doi:10.4489/kjm.2013.41.3.200

초록
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일부 자낭균류는 Dihydroxynaphthalene(DHN) 멜라닌을 가지고 있다. 본 연구는 배에 검은별무늬병을 일으키는 V. nashicola 균이 어떠한 형태의 멜라닌을 가지고 있는지 확인하고자 DHN 멜라닌 합성유전자중의 하나인 scytalone dehydratase(SD) 유전자의 부분 염기서열을 국내 여러 지역과 일본에서 분리된 11개 균주로부터 분석하였다. PCR 방법을 사용하여 429 bp 크기의 반응산물을 11개 균주 모두로부터 증폭하였고 염기서열을 분석하였다. 증폭된 PCR 산물은 GenBank database에 비교 탐색한 결과 SD 유전자로 판정되었다. 분석된 11개 균주의 SD 유전자에는 모두 1개의 인트론과 122개 아미노산을 코딩하는 2개의 엑손이 존재하였다. 이들 11개 SD 유전자 간에 염기서열은 100% 상동성을 보였다. 결정된 V. nashicola SD 유전자의 아미노산 서열의 유사도는 다른 곰팡이와 비교할 때 69~73%로 수준이었다. 본 연구 결과는 V. nashicola 균이 DHN 멜라닌 생합성 단계를 운영하고 있음을 입증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Dihydroxynaphthalene (DHN) melanin is known to be present in some ascomycete fungi. To verify the type of melanin in Venturia nashicola that cause scab on pear, we investigated scytalone dehydratase (SD) gene, one of DHN melanin genes, from 11 isolates of V. nashicola from different provinces in Kor...

Dihydroxynaphthalene (DHN) melanin is known to be present in some ascomycete fungi. To verify the type of melanin in Venturia nashicola that cause scab on pear, we investigated scytalone dehydratase (SD) gene, one of DHN melanin genes, from 11 isolates of V. nashicola from different provinces in Korea and Japan. Through PCR approach, 429 bp amplicon was produced from the 11 isolates and sequenced. All of the PCR-amplified sequences were determined as SD gene through GenBank database search. All the determined sequences were composed of an intron and two exons coding for 122 amino acids of SD. The homology of SD gene was 100% among the 11 isolates. Sequence identity of the predicted SD protein of 122 amino acids ranged 69 to 73% with other fungi. Our results proved that V. nashicola operates DHN melanin pathway.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 배검은별무늬병균이 DHN 멜라닌 합성경로로 멜라닌을 합성하는 시스템을 가지고 있는지 알아보고자 한국의 여러 지역 분리한 V. nashicola 균주를 대상으로 DHN 멜라닌 합성경로의 중간산물 중 하나인 scytalone을 1,3,8-THN으로 전환시키는 과정에 작용하는 scytalone dehydratase(SD) 유전자의 존재를 파악하고 지역별 균주 간에 유전적 다양성이 존재하는지 비교하여 조사하였다.

제안 방법

, 1999). PCR 반응은 Gene Amp-950 cycler(ABI, USA)를 이용하여 수행하였다. SD 유전자의 증폭은 degenerate primer인 SD1(GA(AG)TGGGCIGA(CT)(AT)(CG)ITA(CT)GA) 과 SD2(CCIGC(AG)AA(CT)TTCCAIACICC)를 이용하였다(Wang et al.
31을 이용하여 편집하였다. 분석된 유전자의 염기서열은 Expasy의 translate tool(http://www.expasy.ch/)을 이용하여 오이탄저병균 Colletotrichum lagenarium이 지니고 있는 SD 유전자의 아미노산 서열(GenBank accession number, BAA13009)과 비교 분석하였다. 비교를 위한 다중 염기서열 정렬은 ClustalW 2 프로그램을 이용하여 수행하였으며 기존에 보고된 다른 균류의 SD 유전자 염기서열은 GenBank 데이터베이스(www.

대상 데이터

PCR 반응은 Gene Amp-950 cycler(ABI, USA)를 이용하여 수행하였다. SD 유전자의 증폭은 degenerate primer인 SD1(GA(AG)TGGGCIGA(CT)(AT)(CG)ITA(CT)GA) 과 SD2(CCIGC(AG)AA(CT)TTCCAIACICC)를 이용하였다(Wang et al., 2001). PCR 반응조건은 94에서 3분간 preheating시킨 다음, 94℃에서 50초간 denaturation, 55℃에서 50초간 annealing, 72℃에서 2분간 extension을 1 cycle로 하여, 총 30 cycle을 반응시킨 다음 72℃에서 10분 동안 post extention하고 4℃로 유지하였다.
본 연구에 사용된 11개의 V. nashicola 균주는 국내 여러 지역에서 분리된 9개 균주와 일본에서 분리된 2개 균주였다(Table1). 이들 균주들을 PDA(BD Science, USA) 배지에 접종한 후 20℃ 암 조건에서 30일 동안 배양하여 실험에 사용하였다(Fig.

이론/모형

gov/genbank)로부터 다운받아 사용하였다. 계통도 분석은 PAUP*4.010b를 이용하여 Kimura-2 parameter를 사용하여 NeighborJoining 방법(Kimura, 1980)으로 수행하였고, 계통도 내 분지의 신뢰도(bootstrap 값)를 조사하기 위해서는 1,000번의 bootstrap resampling 분석을 실시하였다(Swofford, 2002). Out group으로는 Penicillium marneffei의 SD 유전자 염기서열을 사용하였다.

성능/효과

결론으로서 본 연구는 배검은별무늬병균 V. nashicola 균에서 DHN 멜라닌 생합성에 관여하는 SD 유전자가 있음을 확인하였다. V.
이에 따라 배검은별무늬병균의 SD 유전자는 국내지역에 관계없이 동일하며 한국과 일본 균주 간에도 매우 잘 보존되어 있는 유전자임을 확인하였다. 분석된 염기서열에서 인트론과 엑손을 조사한 결과 122개의 아미노산을 코딩할 수 있는 366 bp 크기의 액손에는 63 bp 크기의 인트론이 삽입되어 있는 것으로 나타났다. 이러한 특징 또한 국내와 일본에서 분리된 균주 모두가 동일하게 나타났다.
floccosum와 64%로 나타났다. 염기서열을 아미노산 서열로 전환하여 유사성을 분석한 결과, 오이탄저병균 C. lagenarium이 73%로 가장 높았고, 그 다음은 벼도열병균 M. oryzae이 70%, 목재변색균 O. floccosum이 69%로서 높은 수준이었다. 인트론의 염기서열은 Fig.

후속연구

nashicola 에 있어서 SD 유전자는 매우 높은 상동성을 지니고 있음을 시사한다. DHN 멜라닌 생합성에 관여하는 유전자는 여러 가지가 있는 바 유전자간에 상동성이 SD 유전자에만 국한하는지 아니면 다른 멜라닌 유전자에도 존재하는지에 대해서는 좀더 조사가 수행되어야 할 것이다. 그리고 배검은별무늬병 방제에 멜라닌 합성을 억제하는 약제를 적용할 수 있을 것으로 기대되는바 향 후 약제방제 및 약제저항성과 관련하여 멜라닌 생합성 단계에 대해 확대된 연구가 필요하다고 사료된다.
DHN 멜라닌 생합성에 관여하는 유전자는 여러 가지가 있는 바 유전자간에 상동성이 SD 유전자에만 국한하는지 아니면 다른 멜라닌 유전자에도 존재하는지에 대해서는 좀더 조사가 수행되어야 할 것이다. 그리고 배검은별무늬병 방제에 멜라닌 합성을 억제하는 약제를 적용할 수 있을 것으로 기대되는바 향 후 약제방제 및 약제저항성과 관련하여 멜라닌 생합성 단계에 대해 확대된 연구가 필요하다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	멜라닌은 무엇인가?	멜라닌(melanin)은 페놀 화합물의 산화성 중합화(oxidative polymerization) 과정을 통해 생합성되는 고분자 화합물이며 그 특징은 생물체의 조직에서 짙은 갈색 또는 검은색의 색소 침착을 나타낸다(Bell and Wheeler, 1986). 멜라닌 생합성은 식물, 동물, 균류, 세균에서 보고되었다.
	배검은별무늬병의 원인균은 무엇입니까?	)가 있으며 한국에서는 일본배가 주로 재배되고 있다. 배검은별무늬병(pear scab)은 자낭균류에 속하는 Venturia nashicola Tanaka & Yamamoto에 의해 발생하며 서늘한 봄과 가을에 잎자루와 과실표면에 주로 발생한다. 검은별무늬병의 방제는 대부분 침투성 살균제인 ergosterol biosynthesis inhibitor(EBI)를 사용하고 있다.
	멜라닌 생합성은 균류의 세포 어느 부분에서 이뤄집니까?	멜라닌 생합성은 식물, 동물, 균류, 세균에서 보고되었다. 특히 균류에서는 세포벽의 electron-dense outer layer나 세포외 중합체에서 발견된다(Bell and Wheeler, 1986; CaesarTonThat et al., 1995).

참고문헌 (17)

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