초록 ▼

인삼 사포닌 즉 ginsenoside는 인삼에서 가장 중요한 약리 활성 물질로 알려져 있으나 ginsenoside 생합성 유전자는 아직 밝혀지지 않았다. 본 과제에서 우리는 Ginsenoside 생합성에서 oxidosqualene으로부터 dammarendiol로 전환에 관여하는 Dammarenediol synthase를 cloning하기 위해 총 8개의 OSC 유전자를, 그리고 Dammarerenediol로부터 aglycone으로 전환에 관여하는 P450 유전자는 총 59를 선별하고, 그중 5개를 선택하여 yeast에 도입 시켰다.

인삼 사포닌 즉 ginsenoside는 인삼에서 가장 중요한 약리 활성 물질로 알려져 있으나 ginsenoside 생합성 유전자는 아직 밝혀지지 않았다. 본 과제에서 우리는 Ginsenoside 생합성에서 oxidosqualene으로부터 dammarendiol로 전환에 관여하는 Dammarenediol synthase를 cloning하기 위해 총 8개의 OSC 유전자를, 그리고 Dammarerenediol로부터 aglycone으로 전환에 관여하는 P450 유전자는 총 59를 선별하고, 그중 5개를 선택하여 yeast에 도입 시켰다. Aglycone에 당을 결합시키는 gylcosyltransferase는 총 32개를 선별하고 22개 유전자를 E. coli 발현을 통해 단백질을 확보하였다. 또 Ginsenoside의 당 분해에 관여하는 beta-glucosidase는 총 4개를 선별한 후 E. coli 발현을 통해 단백질을 얻고 in vitro 반응 산물의 분석을 통해 선별한 beta-glucosidase가 ginsenoside의 당을 분해함을 확인하였다. 그중 15B04는 protopanaxadiol type ginsenoside의 Glc-Glc 결합만을 분해함을 확인하였다. 또 하나의 인삼 특이 유전자 (GSAP)를 선별하여 그 특성 및 기능을 분석하였고, 인삼 모상근의 측근의 분화 발달에 glutamine 세포내 농도가 중요한 요인임을 확인하였다.

Abstract ▼

Korea ginseng (Panax ginseng C.A Meyer) is an important medicinal plant. Its root has been used as an herbal medicine that provides resistance to stress and disease, and prevents exhaustion since the ancient time. Ginsenosides, glycosylated triterpene (saponin), are considered to be the main active

Korea ginseng (Panax ginseng C.A Meyer) is an important medicinal plant. Its root has been used as an herbal medicine that provides resistance to stress and disease, and prevents exhaustion since the ancient time. Ginsenosides, glycosylated triterpene (saponin), are considered to be the main active compounds of the ginseng root. Despite of considerable commercial interests of ginsenosides, the genes involved in ginsenoside biosynthesis have not been uncovered. The main aim of this project is identification of genes involved in ginsenoside biosynthesis.
The first committed step in the dammarene ginsenoside biosynthesis involves the cyclization of oxidosqualene to dammarenediol. This reaction was mediated by dammarenediol synthase, which is one of the oxidosqualene cyclase (OSC). Damarenediol is then converted to protopanaxadiol and protopanaxatriol, this step may mediated by cytochrome P450. Finally, different ginsenosides are synthesized by adding one or several monosaccharides to these triterpene aglycones by glycosyltransferase. We have isolated 8 different OSC candidates from ginseng, and named PgOSC1 to PgOSC8. On the basis of the amino acid sequence analysis, PgOSC1 and PgOSC6 may encode cycloartenol synthase, and PgOSC2, PgOSC7 and PgOSC8 may encode beta-amyrin synthase. Expression of PgOSC4 was increased by MeJA treatment, which is induce ginsenoside biosynthesis. In addition, it's expression was increased in ginseng hairy root lines producing ginsenoside much higher level than other hairy root lines. From ginseng ESTs, 69 P450 and 34 glycosyltransferase cDNAs were isolated to identify the gene involved in ginsenoside biosynthesis. Among them, 3 P450 cDNAs was introduced into yeast strain WAT21, and 22 glycosyltransferase were introduced into E. coli.
We also isolated 12 putative beta-glucosidase cDNA, which are involved in hydrolysis of monosacharide on ginsenoside. Three cDNA were introduced into E.coli and tested for their biochemical function. Among them, 15B04 show ginsenoside beta-glucosidase activity.
From the ginseng ESTs analysis, we identify a cDNA, which is ginseng specific and expressed at high level in most of tissues, and named ginseng specific abundant protein (GSAP). GSAP is located on cell wall and may involve in abiotic stress tolerance of plant. We also analysed metabolites in ginseng hairy root lines showing different phenotype and showed that high glutamine concentration in the cell inhibit lateral root formation as well as root growth.

목차 Contents

• 표지...2
• 제출문...3
• 보고서초록...4
• 요약문...5
• SUMMARY...10
• CONTENTS...11
• 목차...12
• 제1장 연구개발과제의 개요...13
• 제1절 연구과제의 필요...13
• 제2절 연구과제의 최종 목표...13
• 제2장 국내외 기술개발 현황...15
• 제1절 국내외 인삼 상품의 개발...15
• 제2절 인삼 사포닌, Ginsenoside의 생합성...15
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...19
• 제1절 인삼 Oxidosqualene cyclase 유전자의 분리...19
• 제2절 인삼 Cytochrome P450 유전자의 분리...22
• 제3절 인삼 glycosyltransferase 유전자의 분리...23
• 제4절 인삼 beta-glucosidase 유전자의 분리...25
• 제5절 인삼 특이 유전자 GSAP의 분리 및 특성...31
• 제6절 인삼 모상근의 생장 및 형태적 특징...35
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...39
• 가. 연구개발목표의 달성도...39
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...41
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...41
• 제7장 참고문헌...42