Terminal Dilation and Transformation of the Protein-filled ER to Form Protein Bodies in Pea (Pisum sativum L. var, exzellenz) Cotyledons

완두 자엽에서 소포체 말단의 팽창에 의한 단백과립 발달

Accumulations of the storage proteins in protein storage vacuole and the differentiation of protein bodies from protein-filled ER in developing pea cotyledons have been investigated using conventional and immunoelectron microscopy. To improve the fixation quality, single cells separated enzymatically from sliced cotyledons were used. At early stages of seed development osmiophilic protein accumulates in rER lumen were observed quite often. This protein-filled ER cisternae were differentiated into cytoplasmic protein bodies at late stage by the process called terminal dilations which have been considered a principal route of the formation of cytoplasmic protein bodies somewhat later in seed maturation. Immunocytochemical labellings of the vicilin and legumin show that presence of vicilin on both of the cytoplasmic PB and PD, but limited presence of legumin only on the cytoplasmic PB at intermediate stage of seed development. Immunogold labellings of Bip, ER retention protein, were observed on the inner periphery of protein deposits in protein storage vacuole. This result was regarded that Bip can recognize and retrieve misfolded protein during active accumulation of storage protein to the PD in PSV.

완두 종자에 축적되는 저장물질은 주로 전분과 단백질로서 이러한 저장물질 때문에 고정이나 전자현미경 관찰시료를 제작하기가 쉽지 않다. 따라서 자엽을 얇게 절편을 만들고 효소를 사용하여 단일세포로 분리한 다음 고정하여 관찰하였다. 완두의 저장단백질이 축적되는 단백질 저장 액포는 종자발달의 이른 시기에 기존의 액포를 둘러싸고 발달하게 되므로서 액포는 수축되고 단백질 저장 액포는 점점 발달하여 그 가장자리에 단백질 덩어리가 축적되게 된다. 이와는 별도로 종자발달의 이른 시기에 조면소포체의 내강에 전자밀도가 높은 단백질이 축적되기 시작하여 늦은 시기에 이 소포체의 끝이 부풀어서 구형의 단백과립으로 발달하였다. 완두종자의 저장단백질은 주로 vicilin과 legumin으로서 단백과립에 대한 면역세포화학적 방법으로 확인한 결과 vicilin은 세포질에 발달된 작은 단백과립과 단백질 저장액포의 가장자리에 축적된 단백질 덩어리에 모두 반응하였으나 legumin은 세포질의 단백과립에만 반응하였다. 또한 소포체에 존재하는 단백질인 Bip은 단백질 저장액포에 축적된 단백질 덩어리의 안쪽 가장자리에만 반응하였다. 이는 단백질이 활발하게 축적되고있는 시기에 특징적으로 작용하는 Bip의 기능과 관련되는 것으로 사료된다.