• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제51권3호
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• pp.102-110
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• 2008

Complementation assay of the urea uptake-defective yeast mutants led to the identification of the Arabidopsis AtTIP4;1 gene encoding the aquaporin. However, its physiological functions still remain elusive. In the present study, histochemical and genetic analyses were performed to understand the physiological roles of AtTIP4;1 in urea uptake. The AtTIP4;1 product was detectible in the roots, but not in the leaves, the stem, and the flower. Its promoter allowed the expression of the $\beta$-glucuronidase reporter gene in the roots and the apical meristem in Arabidopsis. The AtTIP4;1 products were induced under nitrogen-deficient conditions. To investigate the role of the tonoplast intrinsic protein in urea transport and developments, Arabidopsis with the loss- and the gain-of-function mutations by T-DNA insertion in AtTIP4;1 and 35S promoter-mediated overexpression of AtTIP4;1 were identified, respectively. The transfer DNA insertion and the AtTIP4;1-overexpressed plants showed normal growth and development under normal or abiotic stress growth conditions. The urea-uptake studies using $^{14}C$-labeled urea revealed higher accumulation of urea in the AtTIP4;1-overexpressed plants. These results provide evidence that overexpression of AtTIP4;1 leads to the increase in the urea-uptake rate in plants without detectable defects to the growth and development.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제37권4호
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• pp.517-528
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• 2010

종자 발달과 발아는 수분과 양분 함량의 급격한 변화를 수반하는 복합적인 과정이다. 본 연구에서는 유전자 발현과 단백질 구조 비교 분석을 통해 벼 종자의 발아와 발달과정에 관여하는 액포막 aquaporin (tonoplast intrinsic protein)을 규명하였다. OsTIP3;1, OsTIP3;2는 종자 특이적인 TIP로 종자가 성숙되는 시기에 발현되었다가, 종자가 발아하면서 전사체가 사라지는 양상을 보였으며, ABA 처리에 의해 발현이 유도되었다. 단백질 구조 예측 결과로부터 OsTIP3;1, OsTIP3;2가 단백질의 N-말단, B와 E loop에 다른 TIP와 뚜렷이 구분되는 인산화 잔기 특징을 확인하였다. OsTIP2;1과 OsTIP4;3은 종자가 발달하는 과정에서 유전자 발현이 감소하였다가, 종자 발아 후기에 뿌리와 배축의 신장이 활발한 시기에 발현이 급증하였다. 특히 OsTIP2;1은 뿌리에서 강한 발현을 보였으므로, 뿌리 생장에 필요한 팽압 공급에 중요한 기능을 할 것으로 제안된다. OsTIP2;1과 OsTIP4;3 단백질의 N-말단에는 특징적으로 메틸화 (methylation) 가능성이 높은 아미노산 잔기가 예측되었다. OsTIP2;2는 OsTIP2;1과는 달리 종자 침윤 후 7시간 이내에 발현이 빠르게 유도되며, 발아가 억제되는 조건에서도 유전자 발현이 유지되는 것으로 보아 종자의 초기 수화 과정에 관여할 것으로 추측된다. OsTIP2;2 단백질의 N-말단에는 OsTIP2;1에 존재하는 인산화 Ser 잔기와 메틸화 잔기가 결실된 특징을 보였다. 이런 결과들은 벼 종자의 발달과 발아 과정에서 나타나는 액포의 종류와 기능에 따라 서로 다른 TIP가 선택적으로 유전자 발현수준에서 조절되며, 인산화, 메틸화 등 단백질 수식에 의한 활성조절 기작 역시 매우 다르다는 것을 시사한다.

• BMB Reports
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• 제45권2호
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• pp.96-101
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• 2012

Urea-based nitrogen fertilizer was widely utilized in maize production, but transporters involved in urea uptake, translocation and cellular homeostasis have not been identified. Here, we isolated three maize aquapoin genes, ZmNIP2;1, ZmNIP2;4 and ZmTIP4;4, from a cDNA library by heterogous complementation of a urea uptake-defective yeast. ZmNIP2;1 and ZmNIP2;4 belonged to the nodulin 26-like intrinsic proteins (NIPs) localized at plasma membrane, and ZmTIP4;4 belonged to the tonoplast intrinsic protein (TIPs) at vacuolar membrane. Quantitative RT-PCR revealed that ZmNIP2;1 was expressed constitutively in various organs while ZmNIP2;4 and ZmTIP4;4 transcripts were abundant in reproductive organs and roots. Expression of ZmTIP4;4 was significantly increased in roots and expanded leaves under nitrogen starvation, while those of ZmNIP2;1 and ZmNIP2;4 remained unaffected. Functions of maize aquapoin genes in urea transport together with their distinct expression manners suggested that they might play diverse roles on urea uptake and translocation, or equilibrating urea concentration across tonoplast.