Characterization of T-DNA Insertional Mutant of Formaldehyde-Responsive Protein1

Formaldehyde responsive protein(FRP) 1 belongs to the family of universal stress protein(USP) and is known to respond to stress caused by fumigation of gaseous volatile organic compounds(VOCs) such as formaldehyde and toluene. However, the molecular function of this protein is not well understood at cellular and molecular level. In this study, loss of function mutant of FRP1 generated by T-DNA insertion(frp1-4) has been isolated from Arabidopsis thaliana and the function of FRP1 was characterized. The loss-of-function mutant of FRP1 appeared slight growth defects with shorter stem and rosette leaves compared to wild type. In addition, the damage caused by exogenous VOCs was more severe in frp1-4 than in control. Therefore, Arabidopsis FRP1 seems to be the protein involved not only in the growth and development of plant but also the stress resistance against toxic volatile organic compounds.

T-DNA 삽입에 의한 Formaldehyde-Responsive Protein1 기능파괴 돌연변이체의 특성연구

Formaldehyde responsive protein1(FRP1)은 175개의 아미노산으로 이루어진 universal stress protein(USP) family이며 대표적인 대기오염물질인 포름알데히드에 반응하는 단백질로 보고된 바 있다. 하지만 FRP1의 기능에 관해서는 전혀 밝혀진 바가 없다. 본 연구에서는 FRP1의 대기오염관련 기능연구를 위하여 FRP1 유전자에 T-DNA가 삽입된 돌연변이체를 분리하여 휘발성 유기화합물에 대한 반응성 및 세포활성변화 등을 분석하였다. 총 4개의 T-DNA 삽입 돌연변이 개체를 분석한 결과 3'UTR에 pROK2 vector가 삽입된 frp1-4 라인을 분리하였으며, frp1-4에서의 FRP1 유전자의 발현을 전사수준에서 분석한 결과 분리한 frp1-4은 FRP1 기능파괴 돌연변이체임을 알 수 있었다. FRP1의 전사가 억제됨에 따라 frp1-4($29.1{\pm}2.55$ cm)은 대조구($33.75{\pm}1.55$ cm)에 비해 키가 약간 작고 rosette leaves의 크기가 줄어드는 등 전체적으로 생장과 발달이 저해되는 것을 관찰할 수 있었다. 대조구와 frp1-4의 휘발성 유기화합물에 대한 반응성 및 세포활성 변화를 분석한 결과, 대조구는 포름알데히드 처리에 의한 엽록소 함량 저하가 7.5% 임에 반해 frp1-4은 35%에 이르러 포름알데히드에 의한 엽록소의 파괴현상이 FRP1의 기능파괴체에서 더 심각하게 발생하는 것을 확인하였다. 또한 대조구에 비해 frp1-4에서 포름알데히드 처리에 의한 세포활성의 감소가 대조구에 비해 더 현저하게 나타나는 것을 세포수준에서 관찰할 수 있었다. 그러므로 FRP1은 식물의 발달과 생장에 영향을 끼칠 뿐만 아니라 대기오염물질에 대한 스트레스 저항성에도 관여하는 단백질임을 알 수 있었다.