[국내논문]오이 떡잎의 발달에서 지방 대사관련 유전자의 발현과 아세틸 단위체의 2차 경로 가능성 Metabolic Gene Expression in Lipid Metabolism during Cotyledon Development in Cucumbers and the Possibility of a Secondary Transport Route of Acetyl Units원문보기
본 연구는 떡잎의 발달 동안 지방의 유동 및 대사와 관련된 오이 유전자들의 발현을 조사하여 유전자의 활성을 비교하고자 하였으며, 글라이옥시좀과 미토콘드리아 사이의 탄소원(아세틸 단위)의 가능한 경로를 탐색하고자 하였다. 네 곳의 세포 내 소기관인 글라이옥시좀(퍼옥시좀), 미토콘드리아, 엽록체 및 세포질에서 작동하는 중요 대사경로의 10개 유전자들이 조사되었다. 나아가 암소에서 발아한 유식물체의 발아 초기 반응과 이후 3일간 빛을 주었을 때의 반응을 조사하였다. 역전사-중합효소연쇄반응(RT-PCR)에 따르면, 유식물체의 발달 동안에 저장지방의 유동과 관련된 Thio2, ICL 및 MS 유전자는 항상 유사한 유전자 발현 양상을 나타냈다. 오이의 발아 초기에 BOU 유전자와 함께 ICL 및 MS 유전자의 공조된 발현은 퍼옥시좀과 미톤콘드리아 사이에 아세틸 단위의 2차 통로의 존재 가능성에 대한 강한 증거이다. 앞서 보고된 연구에서 보여준 BOU 활성에서처럼 BOU 유전자는 빛 의존성으로 암소에서는 세포막의 미약한 발달로 인하여 활성이 저하됨을 암시한다. 나머지의 유전자들은 떡잎이 초록색으로 발달하고 노쇠화 할 때까지 떡잎의 전 발달 기간 동안에 활성을 나타냈다. 본 연구에서는 아세틸 단위의 운반에 대한 새로운 추가적 제안으로써 지방 저장 종자의 발아와 오이 떡잎의 발달과 관련된 유전자의 발현을 통해 처음으로 확인하였다.
본 연구는 떡잎의 발달 동안 지방의 유동 및 대사와 관련된 오이 유전자들의 발현을 조사하여 유전자의 활성을 비교하고자 하였으며, 글라이옥시좀과 미토콘드리아 사이의 탄소원(아세틸 단위)의 가능한 경로를 탐색하고자 하였다. 네 곳의 세포 내 소기관인 글라이옥시좀(퍼옥시좀), 미토콘드리아, 엽록체 및 세포질에서 작동하는 중요 대사경로의 10개 유전자들이 조사되었다. 나아가 암소에서 발아한 유식물체의 발아 초기 반응과 이후 3일간 빛을 주었을 때의 반응을 조사하였다. 역전사-중합효소연쇄반응(RT-PCR)에 따르면, 유식물체의 발달 동안에 저장지방의 유동과 관련된 Thio2, ICL 및 MS 유전자는 항상 유사한 유전자 발현 양상을 나타냈다. 오이의 발아 초기에 BOU 유전자와 함께 ICL 및 MS 유전자의 공조된 발현은 퍼옥시좀과 미톤콘드리아 사이에 아세틸 단위의 2차 통로의 존재 가능성에 대한 강한 증거이다. 앞서 보고된 연구에서 보여준 BOU 활성에서처럼 BOU 유전자는 빛 의존성으로 암소에서는 세포막의 미약한 발달로 인하여 활성이 저하됨을 암시한다. 나머지의 유전자들은 떡잎이 초록색으로 발달하고 노쇠화 할 때까지 떡잎의 전 발달 기간 동안에 활성을 나타냈다. 본 연구에서는 아세틸 단위의 운반에 대한 새로운 추가적 제안으로써 지방 저장 종자의 발아와 오이 떡잎의 발달과 관련된 유전자의 발현을 통해 처음으로 확인하였다.
We investigated the expression of cucumber genes involved in lipid mobilization and metabolism during cotyledon development to compare gene activity and to study the direction of carbon (acetyl unit) transport between glyoxysomes and mitochondria. The core metabolic pathway involving 10 genes was ex...
We investigated the expression of cucumber genes involved in lipid mobilization and metabolism during cotyledon development to compare gene activity and to study the direction of carbon (acetyl unit) transport between glyoxysomes and mitochondria. The core metabolic pathway involving 10 genes was examined in four intracellular compartments: glyoxysomes (peroxisomes), mitochondria, chloroplasts, and cytosol. Additionally, we tested the early germination response of dark-grown seedlings and the immediate light response for a further 3 days. According to the reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), 3-L-ketoacyl-CoA thiolase 2 (Thio2), isocitrate lyase (ICL), and malate synthase (MS), the genes involved in storage lipid mobilization showed a similar and consistent pattern of gene expression in seedling development. Furthermore, coordinate expression of the A BOUT DE SOUFFLE (BOU) gene with ICL and MS during seedling emergence pointed to a possible secondary route of acetyl unit (acetyl-CoA) transport between peroxisomes and mitochondria in cucumber. The expression of the BOU gene was light dependent, as shown by BOU activity in Arabidopsis, suggesting that the dark condition also results in weak membrane biogenesis. In addition, several genes were active throughout the development of the green cotyledon, even during senescence. In conclusion, this study summarizes oil-seed germination and gene expression during cucumber cotyledon development and proposes an additional route for acetyl unit transport.
We investigated the expression of cucumber genes involved in lipid mobilization and metabolism during cotyledon development to compare gene activity and to study the direction of carbon (acetyl unit) transport between glyoxysomes and mitochondria. The core metabolic pathway involving 10 genes was examined in four intracellular compartments: glyoxysomes (peroxisomes), mitochondria, chloroplasts, and cytosol. Additionally, we tested the early germination response of dark-grown seedlings and the immediate light response for a further 3 days. According to the reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), 3-L-ketoacyl-CoA thiolase 2 (Thio2), isocitrate lyase (ICL), and malate synthase (MS), the genes involved in storage lipid mobilization showed a similar and consistent pattern of gene expression in seedling development. Furthermore, coordinate expression of the A BOUT DE SOUFFLE (BOU) gene with ICL and MS during seedling emergence pointed to a possible secondary route of acetyl unit (acetyl-CoA) transport between peroxisomes and mitochondria in cucumber. The expression of the BOU gene was light dependent, as shown by BOU activity in Arabidopsis, suggesting that the dark condition also results in weak membrane biogenesis. In addition, several genes were active throughout the development of the green cotyledon, even during senescence. In conclusion, this study summarizes oil-seed germination and gene expression during cucumber cotyledon development and proposes an additional route for acetyl unit transport.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
대상 데이터
Polymerase chain reaction (PCR) was performed for 30 cycles using MyCycler (BioRad, USA) with an AccuPower PCR PreMix Kit (Bioneer, Korea) by gene-specific primers (5'-3'), as described in a previous report [6]. All primers were manufactured through Bioneer Co (Daejeon, Korea). An equal volume (10 μl) of RT-PCR products were fractionated on 1.
참고문헌 (16)
Chen, Z. H., Walker, R. P., Acheson, R. M., Tecsi, L. I., Wingler, A., Lea, P. J. and Leegood, R. C. 2000. Are isocitrate lyase and phosphoenolpyruvate carboxykinase involved in gluconeogenesis during senescence of barley leaves and cucumber cotyledons? Plant Cell Physiol 41, 960-967.
Footitt, S., Slocombe, S. P., Larner, V., Kurup, S., Wu, Y., Larson, T., Graham, I., Baker, A. and Holdsworth, M. 2002. Control of germination and lipid mobilization by COMATOSE, the Arabidopsis homologue of human ALDP. EMBO J 21, 2912-2922.
Graham, I. A., Smith, L. M., Leaver, C. J. and Smith, S. M. 1990. Developmental regulation of expression of the malate synthase gene in transgenic plants. Plant Mol Biol 15, 539-549.
Graham, I. A., Leaver, C. J. and Smith, S. M. 1992. Induction of malate synthase gene expression in senescent and detached organs of cucumber. Plant Cell 4, 349-357.
Kim, D. J. 2004. A study of cotyledon senescence of cucumber (Cucumis sativus L.) from expressed sequence tags and their gene expression. J Plant Biol 47, 244-253.
Kim, D. J., Do, T. K. and Yi, G. Y. 2005. Coordinate expression of senescence-associated genes both cotyledon and petal development in cucumber (Cucumis sativus L.). Integr Bios 9, 127-133.
Kim, D. J. and Smith, S. M. 1994. Molecular cloning of cucumber phosphoenolpyruvate carboxykinase and developmental regulation of gene expression. Plant Mol Biol 26, 423-434.
Lawand, S., Dorne, A. J., Long, D., Coupland, G., Mache, R. and Carol, P. 2002. Arabidopsis A BOUT DE SOUFFLE, which is homologous with mammalian carnitine acyl carrier, is required for postembryonic growth in the light. Plant Cell 14, 2161-2173.
Penfield, S., Penfield-Wells, H. M. and Graham, I. A. 2006. Storage reserve mobilization and seedling establishment in Arabidopsis. Arabidopsis Book 4, 1-17.
Pinfield-Wells, H., Rylott, E. L., Gilday, A. D., Graham, S., Job, K., Larson, T. R. and Graham, I. A. 2005. Sucrose rescues seedling establishment but not germination of Arabidopsis mutants disrupted in peroxisomal fatty acid catabolism. Plant J 43, 861-872.
Pracharoenwattana, I., Cornah, J. E. and Smith, S. M. 2005. Arabidopsis peroxisomal citrate synthase is required for fatty acid respiration and seed germination. Plant Cell 17, 2037-2048.
Rylott, E. L., Hooks, M. A. and Graham, I. A. 2001. Co-ordinate regulation of genes involved in storage lipid mobilization in Arabidopsis thaliana. Biochem Soc Trans 29, 283-287.
Schwadbedissen-Gerbling, H. and Gerhardt, B. 1995. Purification and characterization of carnitine acyltransferase from higher plant mitochondria. Phytochemistry 39, 39-44.
Weir, E. M., Riezman, H., Grienenberger, J. M., Becker, W. M. and Leaver, C. J. 1980. Regulation of glyoxysomal enzymes during germination of cucumber. Temporal changes in translatable mRNAs for isocitrate lyase and malate synthase. Eur J Biochem 112, 469-477.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.