보고서 정보
주관연구기관 |
연세대학교 Yonsei University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2013-02 |
과제시작연도 |
2012 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201300014281 |
과제고유번호 |
1395027365 |
사업명 |
차세대바이오그린21 |
DB 구축일자 |
2013-08-26
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201300014281 |
초록
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Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
○ 시스템생물학적 방법을 이용한 엽록체 biogenesis 조절 유전자들의 발굴 및 기능분석
-CDF1, EngA, STF, PRBP 등 엽록체 biogenesis 조절 유전자들의 생화학적, 생리학적기능 및 활성 조절 기작 탐구
-세포생물학적 방법과 생화학적 방법을 이용한 위의 단백질들의 엽록체 내 위치 탐구
-Nicotiana benthamiana, 애기장대 등에서 VIGS, inducible RNAi, mutant 분석 등을 이용하여 chloroplast biogenesis 관
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
○ 시스템생물학적 방법을 이용한 엽록체 biogenesis 조절 유전자들의 발굴 및 기능분석
-CDF1, EngA, STF, PRBP 등 엽록체 biogenesis 조절 유전자들의 생화학적, 생리학적기능 및 활성 조절 기작 탐구
-세포생물학적 방법과 생화학적 방법을 이용한 위의 단백질들의 엽록체 내 위치 탐구
-Nicotiana benthamiana, 애기장대 등에서 VIGS, inducible RNAi, mutant 분석 등을 이용하여 chloroplast biogenesis 관련 기능 연구
-엽록체 내 상호작용하는 단백질의 탐색
○ 세포 분화 및 엽록체 발달 조절 단백질들의 상호 작용 분석 및 활성 조절 기작연구
-CDF1, EngA, STF, Pes, Rae1, Gle1, NS, Nog1 등의 식물세포 내 기능 및 활성기작분석
-BiFC, co-immunoprecipitation, yeast two hybrid system, co-localization assay를 이용한 단백질 상호작용 분석
-RNAi, VIGS, mutant 분석: 광합성 효율, 엽록체 단백질 accumulation, 엽록체 유전자 transcript level, RNA-binding activity, transmission microscopy, confocalmicroscopy 등 엽록체 내 기능 관련 연구
-cell division pattern, flow cytometry, translation, ribosome profiles, 분화 조절 유전자 발현 양상 등 분석
-첨가: 신기능성 유전자의 활성조절을 통한 식물 시스템 향상 기술 개발
Abstract
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Cellular functions of Nicotiana benthamiana STF (S1 domain-containing Transcription-Stimulating Factor) was studied using virus-induced gene silencing (VIGS), cosuppression, and overexpression strategies. STF:GFP fusion protein colocalized with sulfite reductase (SiR), a chloroplast nucleoid-associa
Cellular functions of Nicotiana benthamiana STF (S1 domain-containing Transcription-Stimulating Factor) was studied using virus-induced gene silencing (VIGS), cosuppression, and overexpression strategies. STF:GFP fusion protein colocalized with sulfite reductase (SiR), a chloroplast nucleoid-associated protein also present in the stroma. Full-length STF and its S1 domain preferentially bound to RNA, probably in a sequence-nonspecific manner. STF silencing by VIGS or cosuppression resulted in severe leaf yellowing caused by disrupted chloroplast development. STF deficiency significantly perturbed PEP (plastid-encoded multimeric RNA polymerase)-dependent transcript accumulation. Chloroplast transcription run-on assays revealed that the transcription rate of PEP-dependent plastid genes was reduced in the STF-silenced leaves. Conversely, the exogenously added recombinant STF protein increased the transcription rate, suggesting a direct role of STF in plastid transcription. Etiolated seedlings of STF cosuppression lines showed defects in the light-triggered transition from etioplasts to chloroplasts, accompanied by reduced light-induced expression of plastid-encoded genes. These results suggest that STF plays a critical role as an auxiliary factor of PEP transcription complex in the regulation of plastid transcription and chloroplast biogenesis in higher plants. We also characterized the gene expression, subcellular localization, and in vivo functions of a Nicotiana benthamiana small GTPase belonging to the RabE family, designated NbRabE1. The NbRabE1 promoter drove strong β-glucuronidase (GUS) reporter expression in young tissues containing actively dividing cells and in stomata guard cells. GFP fusion proteins of NbRabE1 and its dominant-negative and constitutively active mutants were alllocalized to the Golgi apparatus and the plasma membrane but showed different affinities for membrane attachment. Virus-induced gene silencing (VIGS) of NbRabE1 resulted in pleiotropic phenotypes, including growth arrest, premature senescence, and abnormal leaf development. At the cellular level, the leaves in which NbRabE1 was silenced contained abnormal stomata that lacked pores or contained incomplete ventral walls, suggesting that NbRabE1 deficiency leads to defective guard cell cytokinesis. Ectopic expression of the dominant-negative mutant of NbRabE1 in Arabidopsis thaliana resulted in retardation of shoot and root growth accompanied by defective root hair formation. These developmental defects are discussed in conjunction with proposed functions of RabE GTPases inpolarized secretory vesicle trafficking.
목차 Contents
- 표 지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 요 약 문 ... 3
- SUMMARY ... 6
- 목 차 ... 8
- 제1장 서 론 ... 9
- 제1절 연구개발의 필요성 ... 9
- 제2절 연구개발의 목적 ... 10
- 제3절 연구개발의 방법 ... 10
- 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 15
- 제1절 국내외 연구현황 ... 15
- 제2절 국내외 연구현황 비교 및 필요 연구 분야 ... 15
- 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
- 제1절 엽록체 유전자 발현과 엽록체 biogenesis를 조절하는 전사조절인자 ... 18
- 제2절 N i coti ana bentham i ana R abE 1의 생리학적 기능 분석 ... 29
- 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 38
- 제1절 목표대비 달성도 ... 38
- 제2절 정량적 성과 ... 39
- 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 40
- 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 41
- 제7장 기타 중요 변동사항 ... 43
- 제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 44
- 제9장 참고문헌 ... 45
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