Biorational Screening System Using Cyanobacteria(Anacystis nidulans $R_2$) for Searching the Photosynthetic Electron Transport Inhibitors

Cyanobacteria를 이용한 광합성 전자전달저해제의 생합리적 스크리닝

For searching the photosynthetic electron transport(PET) inhibitors, bio-rational screening system using thylakoid membranes extracted from wild and mutant cyanobacteria(Anacystis nidulans $R_2$) was developed. Generally, thylakoid membrane was more sensitive to the tested herbicides than the chloroplast from spinach in the Hill reaction. Higher resistant characteristics appeared in mutant D-5, Di-22 to diuron and mutant G-264 to atrazine as compared to wild type. To test the reaction of thylakoid membrane to herbicides, diuron and atrazine were applied simultaneously. Diuron and atrazine competed each other for binding with substituted amino acids, while diuron and dinoseb were non-competitive, and inhibiting activity was increased. Conclusively, bio-rational screening system using cyanobacteria was proved to be fast and efficient screening method for the development of PET inhibitors.

광합성 전자전달저해제의 탐색을 위한 biorational biorational screening 방법으로 광합성 박테리아의 일종인 cyanobacteria의 표준형과 $D_1$단백질의 구성 아미노산이 변환된 변이주 Di-1, G-264, Di-22, TRY-5를 사용하여 기존 약제의 혼합효과와 몇가지 합성화합물의 Hill반응 저해활성을 측정 조사하였고, 또한 시금치로 부터 분리한 chloroplast와 cyanobacteria로 부터 분리한 thylakoid membrane에 대한 기존 제초제의 반응성을 조사하였다. 1. 광합성억제형 제초제에 대한 반응성 비교에서 cyanobacteria로 부터 분리한 thylakoid membrane이 시금치로 부터 분리한 chloroplast보다 약제에 대하여 민감한 반응을 나타내어 광합성 전자전달저해제의 탐색을 위한 재료로 보다 적합하였다. 2. Diuron에 대하여 wild type보다 Di-22와 D-5 변이주는 각각 약 2,000배와 800배의 저항성을 나타내었고 atrazine에 대하여는 G-264 변이주만이 약 1,000배의 저항성을 나타내었으며, 기타 네 약제에 대하여는 뚜렷한 저항성을 나타내는 변이주가 없었다. 3. D1 단백절의 264번 위치의 serine이 다른 아미노산으로 치환된 Di-1과 D-22 및 G-264 변이주에 대한 diuron과 atrazine의 혼합처리 효과를 검토한 결과 상호 경합적으로 작용하였으며 그 정도는 G-264 변이주에 대해서 가장 뚜렷하게 나타났다. 그러나 diurone과 atrazine의 혼합처리에 의한 thermoluminescence band의 변화는 인정할 수 없었다. 4. 변이주 Di-1과 D-22는 dinoseb에 대해서 저항성을 나타내지 않았으나. dinoseb과 diuron의 혼합처리시 diuron에 대한 저항성이 크게 약화되었다.