Trinexapac-ethyl[ 4-(cyclopropyl- $\alpha$ -hydroxy-methylene)-3,5-dioxocyclohexane carboxylic acid ethylester] is a growth-retardant for plants by inhibiting a key step in biosynthesis of GA. A treatment of trinexapacethyl generally induces a reduction in vegetative growth and also inhibits heading. In addition, the trinexapacethyl was known to enhance the freeze-tolerance in annual bluegrass, however, the mechanism is not known yet. One possible reason for the enhanced freeze-tolerance may be the antifreeze protein known to be accumulated in intercellular space of the leaf during cold acclimation. In order to see the possible in-duction of the synthesis of antifreeze proteins by trinexacpacethyl, the apoplastic proteins extracted from Kentucky bluegrass treated with trinexapacethyl were analyzed by SDS-PAGE and the presence of the antifreeze protein was observed. In addition, western analysis showed the identity of the protein induced by both a cold acclimation and a trinexapacethyl treatment. It appears that an enhanced freeze-tolerance of the turf grass by trinexapacethyl is due to the synthesis and/or accumulation of the antifreeze protein similar to the enhanced freeze tolerance induced by cold acclimation.
백경 가을무 자엽은 선천적으로 53kDa과 29kDa인 중탕에 강한 단백질을 소유하고 있다. 저온 스트레스를 주면 중탕에 강한 36kDa과 16.5kDa 단백질이 새로 유도되었고, 53kDa과 29kDa의 단백질은 더 증가되었다. 중탕에 강한 53kDa 단백질은 자엽을 제거한지 2시간 이내에 변성되었다. 백경 가을무 하배축에서는 자엽에서와 같이 선천적으로 중탕에 강한 53kDa 단백질이 존재하고, 스트레스를 받으면 중탕에 강한 24kDa과 18kDa 단백질이 새로 유도되었다. 장춘대형 봄무 자엽에서는 저온과 ABA 스트레스를 주면 중탕에 강한 53kDa 단백질이 유도되었고, 25kDa과 23kDa 단백질이 증가되어 백경 가을무와 장춘대형 봄무에서 스트레스에 대항하여 유도되는 중탕에 강한 단백질이 다름을 알 수 있었다. 중탕에 강한 25kDa과 23kDa 단백질의 유도는 cycloheximide에 의해 방해 되었다. 22kDa 단백질은 ABA 처리로 사라졌다가 cycloheximlde의 처리로 다시 증가되어, cycloheximide는 생체 내 단백질의 분해에도 관여하는 것으로 보인다. 장춘대형 봄무의 하배축에서 스트레스로 유도되는 단백질의 양상은 백경 가을무 하배축에서 유도되는 단백질의 양상과 유사하였다.
무더운 날씨가 지속됨으로서 고랭지배추의 생장 및 결구가 지연되고 있는 강원도 정선군 질운산(새빗재)의 600 m와 900 m의 배추를 사용하여 무기성분 및 단백질 발현패턴을 분석하였다. 식물체 무기성분에서는 생장에 관련된 질소 및 인산의 부족현상과 결구에 관련된 칼슘이 부족하였다. 단백체 분석은 2차원 전기영동에 의해 전체 126개의 단백질이 분리되었고 그중 48개의 단백질이 고도에 따라 변화하는 양상을 보여주었다. 이 중에서 30개의 단백질 서열이 결정되었는데, 해발 900 m에서 단백질 발현이 증가한 14개 중에서 oxygen- evolving proteins, rubisco activase and ATPase 등이, 해발 600 m에서는 glutathione S-transferase (1, 28 kD cold induced- and 24kD auxin-binding proteins) and salt-stress induced protein 등 16개의 단백질 발현이 증가하였다. 이러한 단백질은 식물체 손상에 대한 보호기작을 가진 스트레스관련 단백질로 가뭄, 온도상승, 밤낮의 온도차 등의 반복으로 복합적이며 동시 다발적으로 나타나는 고온장해 현상으로 사료된다.
Cold shock proteins (Csps) are a subgroup of the cold-induced proteins on reduction of the growth temperature below the physiological temperature. They preferentially bind to single-stranded nucleic acids to translational regulation via RNA chaperoning. Csp plays important role in cold adaptations for the psychrophilic microorganism. Recently, Cold shock protein from psychrophilic bacteria, Colwellia psychrerythraea (CpCsp) has been identified. Three dimensional structures of a number of Csps from various microorganisms have been solved by NMR spectroscopy or X-ray crystallography, but structures of psychrophilic Csps were not studied yet. Therefore, cloning and purification protocols for further structural study of psychrophilic Csp have been optimized in this study. CpCsp was expressed in E. coli with pET-11a vector system and purified by ion exchange, size exclusion, and reverse phase chromatography. Expression and purification of CpCsp in M9 minimal media was carried out and $^{15}N$-labeled proteins with high purity over 90% was obtained. Further study will be carried out to investigate the tertiary structure and dynamics of CpCsp.
담배거세미나방(Spodoptera litura Fabricius)의 체내빙결점과 내한성이 검정되었다. 체내빙결점은 발육시기에 따라 다양했다. 알(약 -$27^{\circ}C$)이 가장 낮았고 용과 성충(약 $-18^{\circ}C$)이 다음이었으며 유충이 (-1$0^{\circ}C$~-$16^{\circ}C$) 가장 높은 온도를 기록했다. 유충의 체내빙결점은 유충의 영기가 진행함에 따라 상승했다. 각 발육단계의 치사저온온도는 각자의 체내빙결점보다 높았다. 알과 유충을 아치사온도에 미리 노출시킴으로서 치사온도에 대한 생존력을 높였다. 아치사온도는 또한 5령충의 혈림프 삼투압을 증가시켰으며 저온에 특이적인 단백질들(20과 27kD)을 발현하게 했다. 이상의 결과는 이 해충이 동결감수성 곤충류에 속함을 나타낸다.
피마자 자엽을 ABA로 처리하였더니 53, 54, 56, 58과 73.5kD의 분자량을 가진 단백질이 유도되었다. 이 중 54와 56kD는 외부배지에 주어진 ABA의 농도가 증가되면 더 증가되었다. 뿌리는 ABA로 처리하면 35, 49, 53, 54, 62, 65 와 79kD가 유도되었다. 자엽에서는 73.5kD와 뿌리에서는 62kD를 제외하면 이들 유도 단백질들도 저온처리 때 유도되는 단백질들과 같지 않았다. 49, 58와 79kD는 단백질 합성 방해물질인 cycloheximide(CH)와 상관 없이 계속 유도되어 미래의 연구에 중요한 가치를 부여한다.
Change of proteins was confirmed during low temperature acclimation of overwintering larva, and some biochemical characteristics of the induced antifreeze protein-1 (AFP-1) were investigated in Protaetia brevitarsis. As the freezing point depression by the action of induced AFPs, a considerable thermal hysteresis was observed in the haemolymph and in partially purified proteins. AFP-1 was purified from the cold acclimation larvae by ammonium sulfate precipitation ion exchange chromatography, gel permeation chromatography, and electroelution. The purified AFP-1 was determined to be a glycoprotein (approximately 320 kDa, pl 5.8) composed of a single type of subunit (80 kDa). The high contents of hydrophilic amino acids (Asp, Glu, Lys, Asn, Gln, Arg, Ser, Thr) were also confirmed, showing similarity with antifreeze proteins from other insects.
저온처리로 자엽과 상배축(hypocotyl)에서 설탕의 농도와 환원당(reducing sugar)의 농도가 약간 증가되었다. 저온처리 동안 총 아미노산의 농도는 계속 증가되었다. 그러나 Asp/Asn, Glu/Gln Thr, Ser, Ala 등에 친수성 아미노산과 양전하를 가진 아미노산인 Lys과 Arg들은 저온처리 동안 계속 변화되었다. 이 변화는 단백질의 합성과 분해에 관계된다. 저온처리로 자엽에서는 24, 52, 55, 56과 73.5kD 단백질이 증가되었고, 줄기에서는 55, 56, 73.5kD 단백질이 증가되었다. 자엽과 줄기에서 유도된 24, 42, 49와 52kD 단백질들은 $100^{\circ}C$에서 끓여도 변성되지 않은 채로 남아 있어서 끓임에 강한 단백질들이다. 이 단백질들이 저온에 대한 저항력을 증가시키는 역할을 한다고 본다.
파밤나방(Spodoptera exigua(Hubner))은 아치사온도($5^{\circ}C$, 2시간)에 노출된 뒤에는 빙점이하의 저온에서 내한성이 증가하였으며 내한성 및 내한성유기는 집단별로 차이가 났다. 파밤나방의 내한성에 관한 생리현상을 분석하기 위해서 내한성이 다른 집단들의 내한성유기, 체내글리세롤 함량, 혈림프의 몰 삼투압 농도, 체내빙결점, 저온유기단백질을 분석하였다. 처리된 5령충은 혈림프의 삼트압 및 체내글리세롤 함량의 뚜렷한 증가를 보였다. 이들 상승효과는 서로 다른 집단간 차이를 보였다. 아치사온도에서 유기되는 저온유기단백질은 10~20 kD에서 특이적으로 발현되었으며 체내빙결점의 변화는 나타나지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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