• Applied Biological Chemistry
• /
• 제46권2호
• /
• pp.84-89
• /
• 2003

$H^+-ATPase$ 활성을 조절할 수 있는 물질을 찾기 위하여 토마토 뿌리조직으로부터 마이크로솜을 분리하고 $La^{3+}$의 효과를 조사하였다. 원형질막 및 액포막에 위치하는 $H^+-ATPase$의 활성은 각각의 선택적 저해제인 vanadate와 $NO_3-$의 처리시 감소하여, $La^{3+}$이 원형질막 및 액포막 $H^+-ATPase$ 활성을 모두 저해함을 확인하였다. 원형질막과 액포막 $H^+-ATPase$ 활성을 50% 저해하는 $La^{3+}$ 농도인 Ki 값은 각각 57, $78\;{\mu}M$이었다. $La^{3+}$에 의한 저해효과는 Triton X-100을 처리한 leaky 마이크로솜에서도 얻어져, $La^{3+}$이 이온채널의 존재와 관계없이 $H^+-ATPase$의 활성을 직접적으로 저해함을 확인하였다. 한편, Lak의 활성저해 효과는 ATP 농도 증가로 감소하였고, ATP의 효과는 농도 의존적으로 나타났으며, 7 mM ATP 의해 $La^{3+}$에 의한 $H^+-ATPase$ 활성 저해가 완전히 억제되었다. 이러한 결과로부터 $La^{3+}$은 원형질막과 액포막의 $H^+-ATPase$들에 결합하여 ATP 결합친화력을 감소시킴으로써 활성을 저해하며, 뿌리조직 $H^+-ATPase$의 활성조절제로 이용이 가능함을 확인하였다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.160-165
• /
• 2009

본 연구는 고온과 고습 조건 하에서 양파 화구의 총 단백질 발현과 원형질막 $H^{+}ATPase$ 영향을 조사하고자 조생종 '신선황'과 중생종 '맵시황'를 이용하여 실험을 수행하였다. '신선황'과 '맵시황' 품종의 양파 회구 개화전, 반개화, 그리고 만개 단계에서 단백질의 양생에는 차이를 보이지 않았지만 결실 단계에서는 유도 및 비유도되는 단백질이 현저하게 나타났다. 양파 화구 개화 후 실시한 고온과 고습처리 18일째의 양파두 품종의 단벡질도 현저하게 감소하였고 특히 고온처리구에서 더 감소되는 경향을 보였다. 원형절막 $H^{+}ATPase$ 발현을 western-blot으로 살펴본 결과, '신선황' 과 '맵시황'의 경우 대조구에서 원형질막 $H^{+}ATPase$ 단백질 발현이 유지 되는 반면에, 고온처리구에서는 두품종 모두 원형질막 $H^{+}ATPase$가 발현 되지 않았다. 고습처리구에서 중생종 '맵시황'약 원형질막 $H^{+}ATPase$는 발현 되었는데 조생종 '신선황'에서 발현되지 않았다. 이는 양파 종자 성숙단계에서 고온 조건을 조우하면 고습처리 보다는 단백질 및 원형질막의 $H^{+}ATPase$피해가 더 심각함을 보여 주는 결과이다.

• 한국작물학회지
• /
• 제56권1호
• /
• pp.72-79
• /
• 2011

본 연구는 간이 수경재배법을 이용하여 보리의 알루미늄 스트레스 내성과 민감성 품종을 간편하고 빠르게 screen하는 방법을 소개하고, 선별된 품종간의 뿌리의 생장, 뿌리 조직의 염색, 알루미늄 함량, 원형질막의 $H^+$-ATPase의 발현 변화를 조사하여 분석하였다. l. 보리 65가지 품종을 간이 수경재배법을 이용하여 $20{\mu}M$ 알루미늄을 24시간 처리 후 뿌리생장의 차이로 내성 세 품종(자예2, 자예6, 모치무기)과 민감성 세 품종(흰쌀, 올쌀, 품2)을 선별하였다. 2. 알루미늄에 내성 품종은 알루미늄 처리 농도(0, 5, 10, $20{\mu}M$)에 따라 뿌리 생장 감소폭이 적었으나, 민감성 세 품종은 상대적으로 낮은 $5{\mu}M$ 농도에서부터 80%의 생장이 억제되었다. 3. 내성인 자예2와 민감성인 품2의 알루미늄 처리 후, 농도별(0, 5, 10, $20{\mu}M$), 시간별(3, 6, 12, 24시간)로 0.2% hematoxylin으로 염색 시 주로 apex에 3시간 이후부터 염색되었으며, 민감성 품2가 내성인 자예2에 비해 농도와 시간에 따라 그 피해 정도가 매우 심각하였다. 4. $20{\mu}M$로 24 시간 처리된 뿌리 apex(10 mm)의 알루미늄 함량을 측정한 결과, 내성인 자예2는 주당 47.1 nmol의 함량을 보여 주었으나, 민감성인 품2는 주당 64.9 nmol의 높은 함량을 보여 주었다. 5. 24시간 동안 $20{\mu}M$ 알루미늄을 처리한 뿌리 원형질막 $H^+$-ATPase 발현을 western blotting을 통해 분석한 결과, 내성인 자예2는 차이가 없었으나, 민감성 품2는 현저히 억제되었다. 이로 보아 원형질막 $H^+$-ATPase가 알루미늄의 내성 기작에 관여하는 것으로 보인다. 6. 본 연구를 통해 간이 수경재배와 hematoxylin을 이용한 염색으로 간단하고 빠르게 보리의 알루미늄 내성과 민감성 품종의 screening을 할 수 있었고, 보리뿐 아니라 쌀, 밀 등의 다른 종자에도 적용할 수 있을 것이다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제48권3호
• /
• pp.212-216
• /
• 2005

Thapsigargin은 동물조직에서 ER/SR-type $Ca^{2+}-ATPase$의 선택적 저해제로서, 토마토 뿌리조직으로부터 분리한 마이크로솜에서 ATPase의 특성을 조사하기 위하여 사용되었다. Thapsigargin은 마이크로솜 ATPase 활성을 농도의존적으로 저해하였으며, $10\;{\mu}M$ 농도에서 총활성의 약 30%를 저해하였다. 이것은 뿌리조직에서 $Ca^{2+}-ATPase$의 활성이 매우 낮다는 것을 고려할 때, thapsigargin이 뿌리조직의 주된 ATPase 활성인 원형질막 및 액포막의 $H^+-ATPase$ 활성을 저해할 가능성을 보인다. Thapsigargin의 효과는 ${NO_3}^-$를 사용하여 액포막 $H^+-ATPase$ 활성을 저해하였을 때 현저하게 감소하였다. 그러나, thapsigargin의 효과는 원형질막의 $H^+-ATPase$ 활성에는 영향을 미치지 않아, thapsigargin이 토마토 뿌리조직에서 액포막 $H^+-ATPase$를 선택적으로 저해함을 보여준다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제10권3호
• /
• pp.64-72
• /
• 2023

𝛽-glucan은 바이오폴리머 (biopolymer)의 한 종류로 식품 및 의약품 산업에 이용되고 있으며, 최근 친환경신소재로서 제방강화에 이용되거나 토양에 배합하여 식생을 보호하는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 바이오폴리머 중 𝛽-glucan의 토양혼합 유무와 가뭄처리에 따른 괴근작물 고구마 (Ipomoea batatas L., 품종명 소담미)의 표현형, 생장, 그리고 주요 단백질의 발현 및 활성 변화를 분석하였다. 가뭄 스트레스 하에서 𝛽-glucan 토양혼합에 따른 고구마의 엽장 및 엽폭의 생장, 그리고 전해질유출도에서 큰 차이가 나타나지 않았으나. 상대수분함량은 통계적으로 유의성을 보여주었다. 가뭄스트레스 내성에 관여된 주요 원형질막 (plasma membrane, PM) 단백질의 발현과 활성을 분석하였을 때, 1차 능동수송체 PM H⁺-ATPase은 𝛽-glucan 토양혼합 조건과 가뭄스트레스에 하에서 상대적으로 높은 발현과 활성을 유지하였으나, 수분수송단백질 아쿠아포린 plasma membrane intrinsic protein 2 (PIP2)은 𝛽-glucan 토양혼합 조건과 가뭄스트레스에 의해 원형질막에서의 분포가 감소하였다. 이 결과는 𝛽-glucan의 토양혼합이 가뭄스트레스 하에서 토양수분 보유력을 향상시켜 고구마의 가뭄 스트레스와 관련된 원형질막 단백질들이 내성에 유리하게 발현됨을 보여준다. 결론적으로 이 연구는 바이오폴리머를 활용한 토양생태를 조절하는 기술로써 가뭄에 따른 식생의 생장 및 피해를 판단하는데 유효할 것이라 판단된다.

• KSBB Journal
• /
• 제17권1호
• /
• pp.59-62
• /
• 2002

본 연구에서는 특히 환경변화에 민감한 오이, 호박을 선택하여 저온 스트레스에 의한 기작 반응을 인지하는 이온 채널들의 식물에 가해지는 수송능력의 변화에 따른 능동 운송과 스트레스 감응 능력에 따른 생리학적 규명을 위해 시료 처리가 복잡하고 장시간 소요되는 종래법에서 탈피하고자 바이오센서에 의한 진속, 간단, 경제적 측정법을 도입하였다. 시료한 개를 측정하는데 걸리는 시간은 3분이 소요되며 센서법과 종래법과의 측정결과 사이에 좋은 상관치를 나타내었다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제42권4호
• /
• pp.298-303
• /
• 1999

토마토 뿌리조직의 마이크로솜 ATPpase활성에 대한 중금속의 효과를 조사하기 위하여 뿌리조직으로부터 마이크로솜을 분리하였고, enzyme-coupled assay를 이용하여 마이크로솜 이온펌프(ATPase)의 활성을 측정하였다. 여러 가지 중금속 이온들 중 $Hg^{2+}$은 마이크로솜 ATPpase 활성을 농도 의존적으로 저해하였으며, $Gd^{3+}$과 $Fe^{3+}$, $La^{3+}$, $Zn^{2+}$, $Pb^{2+}$ 등은 마이크로솜 ATPpase의 활성을 저해하면서 동시에 assay에 사용된 효소를 저해하였다. 그러나, $Cs^+$과 $Ba^{2+}$은 마이크로솜 ATPpase 활성에 영향을 미치지 않았다. $Hg^{2+}$은 원형질막과 액포막에 위치하는 $H^+-ATPase$들의 활성을 $10\;{\mu}M$ 이상의 농도에서 현저히 저해하였고, 1 mM 이상의 농도에서 완전히 저해하였으며, 두 효소들에 대한 활성저해의 Ki 값은 각각 $80\;{\mu}M$, $58\;{\mu}M$로 나타났다. $Hg^{2+}$에 의해 저해된 ATPpase의 활성은 DTT의 농도를 증가시킴에 따라 회복되어, $Hg^{2+}$에 의한 ATPpase 활성저해는 가역적임을 확인하였다. 이러한 결과들은 $Hg^{2+}$이 원형질막과 액포막에 위치한 $H^+-ATPase$들을 비선택적이고 가역적으로 저해함을 보여준다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제44권2호
• /
• pp.67-72
• /
• 2001

식물 뿌리세포의 원형질막 및 액포막에 위치하는 $H^+-ATPase$들은 세포의 여러 가지 생리활성에 중요한 역할을 수행한다. $H^+-ATPase$의 생리활성 특성을 조사하기 위하여 토마토 뿌리조직으로부터 마이크로솜을 분리하고, $H^+-ATPase$의 활성에 미치는 음이온의 효과를 조사하였다. 다양한 종류의 음이온들이 $H^+-ATPase$의 활성을 저해함을 확인하였으며, 이들 중 특히 효소의 저해정도가 다른 citrate와 인산을 선택하여 작용특성을 조사하였다. Citrate에 의한 ATPase활성저해는 3 mM 이상에서 나타났고, 20 mM citrate는 활성을 50-60% 저해하였다. 그러나, citrate의 저해효과는 $Mg^{2+}$의 농도를 증가시킬수록 감소하여, citrate에 의해 저해된 ATPase 활성은 $Mg^{2+}$에 의해 회복되는 것으로 나타났다. 즉, 7 mM $Mg^{2+}$을 첨가하였을 때, citrate에 의한 활성저해는 관측되지 않았고 ATPase활성은 대조활성과 비슷한 수준으로 회복되었다. 이러한 결과로 부터 citrate는 Mg^{2+}을 chelation함으로써$H^+-ATPase$의 활성을 저해함을 확인하였다. 한편, 인산에 의한 ATPase활성저해는 3 mM 이상의 농도에서 나타났고, 30 mM 인산은 ATPase의 활성을 50% 저해하였다. 인산에 의해서 저해된 ATPase의 활성은 $Mg^{2+}$니 농도증가에 의해 회복되지 않아, 인산에 의한 저해효과는 $Mg^{2+}$과 무관하였다.

• 한국작물학회지
• /
• 제52권2호
• /
• pp.213-219
• /
• 2007

본 연구는 알루미늄 스트레스가 녹두에 미치는 영향을 보기 위해 뿌리의 생장, 알루미늄 함량, 뿌리 표면의 pH 변화, 원형질막의 $H^+-ATPase$ 활성과 단백질 양의 변화를 조사하여 분석하였다. 1. 처리된 알루미늄의 농도는 10, 25, 50, $100{\mu}M$이었으며, 알루미늄에 의한 뿌리생장의 억제는 $25{\mu}M$ 이상의 농도 처리구에서 12시간부터 현저히 나타났고, 50과 $100{\mu}M$ 처리구에서는 뿌리의 생장이 거의 중단되었다. 2. 0.2% Hematoxlin으로 염색 시 알루미늄이 처리된 근단부에서 주로 염색되었으며, $50{\mu}M$ 농도로 처리된 뿌리의 경우 12시간째보다는 24시간째에 근단부 전체가 염색되어 그 피해가 심각함을 보여 주었다. 또 근단 부위가 대조구와 비교하여 어두운 갈색을 나타내고, 표면이 가로 쪽으로 갈라졌다. 3. 처리 농도별 근단부(1 cm)와 근단부를 제외한 부위의 뿌리로 나누어 24시간 처리를 한 후 알루미늄 함량을 측정한 결과, $10{\mu}M$ 처리구에서는 차이가 없었다. 그러나 알루미늄 처리 농도가 높을수록 즉, $25{\mu}M$ 이상 알루미늄 처리구에서는 근단부에서 2.5배 이상 높았다. 4. pH 지시약과 agarose plate technique를 이용하여 뿌리표면의 $H^+-flux$의 차이를 본 결과 녹두의 근단부 표면의 알카리화가 대조구에서는 12시간 정도부터 노란색(pH 4.5)에서 보라색(pH 6.0 이상)으로 변하는 것을 관찰하였으나 알루미늄 처리구에서는 색깔의 변화를 볼 수 없었다. 5. 24시간 동안 $50{\mu}M$ 알루미늄을 처리한 뿌리 원형질막 $H^+-ATPase$ 활성은 대조구에 비해 56%가 억제 되었다. $H^+-ATPase$ 단백질의 발현을 조사한 Western blotting 결과는 효소 활성의 감소와 유사하게 알루미늄이 처리된 뿌리에서 현저하게 줄어들었음을 확인할 수 있었다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.102-108
• /
• 2002

염류장애에 의한 작물의 생육저해 원인을 밝혀내기 위하여 상추를 대조양액과 대조양액에 30 mM 및 50 mM $KNO_3$를 첨가하여 염류농도를 높인 양액 등 3가지 조건에서 재배하였으며, 이때 이들 양액의 EC는 각각 1.0, 4.5, 6.5 dS/m 이었다. 뿌리세포의 원형질막 및 액포막에 위치한 $H^+$-ATPase 활성은 각각에 특이적 저해제인 vanadate와 $NO_3^-$를 이용하여 측정하였다. 대조양액에서 재배한 상추 뿌리의 ATPase 활성은 $356\pm1.5$ nmol/min/mg protein이었으며, 30 mM과 50 mM $KNO_3$를 첨가한 양액에서는 활성이 대조활성에 비하여 각각 1.6배, 1.9배 증가하였다. 이것은 상추가 염류장애시 뿌리조직의 ATPase 활성증가를 통하여 적응함을 보여주는 것이며, 활성증가는 주로 액포막 $H^+$-ATPase 활성증가에 의해 이루어짐을 확인하였다. 마이크로솜 ATPase 활성에 미치는 여러 가지 중금속 이온들의 효과를 측정하였으며, 중금속 이온은 100 ${\mu}M$ 농도에서 콩류에 따라 활성을 10$\sim$25% 저해하였다. 특히, $Cu^{2+}$는 주로 액포막 $H^+$-ATPase 활성을 저해함을 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 상추는 염류집적 환경에서 뿌리의 ATPase 활성, 특히 액포막에 위치한 $H^+$-ATPase 활성을 증가시켜 적응하며, $Cu^{2+}$는 주로 액포막 $H^+$-ATPase 활성을 저해하는 성분으로 뿌리의 ATPase 활성변화 연구에 유용하게 이용될 수 있음을 확인하였다.