벼의 칼슘-의존적 단백질 카이네즈인 재조합 OsCPK11의 인산화 특성

Phosphorylation Properties of Recombinant OsCPK11, a Calcium-dependent Protein Kinase from Rice

식물에서, 칼슘-의존적 단백질 카이네즈(CDPKs)는 $Ca^{2+}$ 신호전달에서 중요한 $Ca^{2+}$ 수용체이다. 벼(Oryza sativa L.)의 CDPKs인 3개의 OsCPKs는 생물정보에 대한 분석이 이루어졌으나, OsCPK11 유전자는 연구가 완전히 수행되지 않았다. 다양한 조직에서 OsCPK11 유전자가 전사수준에서 발현한다는 것은 알려져 있으나, 단백질 수준에서 발현과 생화학적인 특징은 잘 알려져 있지 않다. 이 연구는 OsCPK11의 몇 가지 생화학적 특징을 알아보기 위해 이루어졌다. 먼저 in vitro에서 E. coli를 이용하여 GST-OsCPK11를 발현시키고, 카이네즈 활성 측정과 칼슘-의존적 단백질 카이네즈로서 OsCPK11의 생화학적 분석도 수행하였다. OsCPK11은 스스로 자가인산화하며, $Ca^{2+}$의 존재 하에서 기질로서 histone III-s와 MBP로 인산기 전달 작용을 수행한다. 재조합 OsCPK11의 활성은 $Mg^{2+}$에 의해 영향을 받으며, pH 7.0-7.5에서 최적의 활성을 보인다. 또한 OsCPK11의 활성은 높은 수준의 $Ca^{2+}$가 존재하는 조건에서는 $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Na^+$의 영향을 받지 않는다. 또한 OsCPK11의 자가인산화는 OsCPK11의 $Ca^{2+}$ 민감도를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 마지막으로, OsCPK11의 N-말단 다양화 지역으로 토끼 항체를 만들었고, immunoblot을 기초로 polyclonal antibody는 95.5 kD의 GST-OsCPK11를 인식하는 것으로 나타났다. 이 결과는 벼의 $Ca^{2+}$ 매개 신호전달에서 OsCPK11의 기능을 더 잘 이해하는데 도움을 줄 것이며, 심화 연구를 위해 다양한 OsCPKs의 단백질 정보를 결정하는 것이 필요할 것이다.

In plants, calcium ($Ca^{2+}$)-dependent protein kinases (CDPKs) are important sensors of $Ca^{2+}$ signals. Previous research demonstrated the expression of the OsCPK11 gene in various tissues at the transcription level, but its developmental and biochemical functions at the protein level were not determined. This study was aimed to identify biochemical characteristics of OsCPK11. GST- OsCPK11 was expressed in E. coli and used for an in vitro kinase assay. Biochemical analyses identified OsCPK11 as a CDPK. OsCPK11 autophosphorylated itself and transphosphorylated histone III-s and MBP as substrates in the presence of $Ca^{2+}$. The activity of the recombinant OsCPK11 was influenced by $Mg^{2+}$, with optimum activity detected at pH 7.0-7.5. OsCPK11 activity was not affected by $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$, or $Na^+$ in the presence of a high level of $Ca^{2+}$. Autophosphorylation of OsCPK11 decreased $Ca^{2+}$ sensitivity of OsCPK11. An anti-OsCPK11 rabbit antibody recognized 95.5 kD of GST-OsCPK11, as shown by an immunoblot analysis. These results shed light on the function of OsCPK11 in $Ca^{2+}$-mediated signaling in rice.