• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제32권10호
• /
• pp.3756-3759
• /
• 2011

• 분석과학
• /
• 제23권2호
• /
• pp.172-178
• /
• 2010

Glutathione S-transferase는 식물의 해독작용에 중추적인 역할을 하는 화학 효소이다. 본 연구에서는 제초제 검출 키트 개발에 응용을 위하여 식물 해독작용에 중추적인 역할을 하는 glutathione Stransferase의 고정화 방법을 연구하였다. Chloroacetanilide계 제초제에 높은 효소 활성을 보이는 벼 유래 OsGSTF3에 공유결합을 통한 polystyrene-alkylamine 비드와 리간드결합을 통한 agarose-aminoalkyl 비드,포괄법을 통한 Na-alginate 비드를 이용하여 고정화를 실시하였다. 정제된 OsGSTF3 10 mg을 사용하여 고정화 하였을 때 0.62 mg/g 비드로 polystyrene-alkylamine에 가장 효율적으로 고정화 되었다. 고정화 된 OsGSTF3의 효소 활성은 야생형의 30%를 나타내었으며, 재사용에 의한 효소활성 측정시 3회 까지 처음 활성의 80% 이상을 유지하였다.

• Journal of Ginseng Research
• /
• 제43권4호
• /
• pp.645-653
• /
• 2019

Background: Cytochrome P450 enzymes catalyze a wide range of reactions in plant metabolism. Besides their physiological functions on primary and secondary metabolites, P450s are also involved in herbicide detoxification via hydroxylation or dealkylation. Ginseng as a perennial plant offers more sustainable solutions to herbicide resistance. Methods: Tissue-specific gene expression and differentially modulated transcripts were monitored by quantitative real-time polymerase chain reaction. As a tool to evaluate the function of PgCYP736A12, the 35S promoter was used to overexpress the gene in Arabidopsis. Protein localization was visualized using confocal microscopy by tagging the fluorescent protein. Tolerance to herbicides was analyzed by growing seeds and seedlings on Murashige and Skoog medium containing chlorotoluron. Results: The expression of PgCYP736A12 was three-fold more in leaves compared with other tissues from two-year-old ginseng plants. Transcript levels were similarly upregulated by treatment with abscisic acid, hydrogen peroxide, and NaCl, the highest being with salicylic acid. Jasmonic acid treatment did not alter the mRNA levels of PgCYP736A12. Transgenic lines displayed slightly reduced plant height and were able to tolerate the herbicide chlorotoluron. Reduced stem elongation might be correlated with increased expression of genes involved in bioconversion of gibberellin to inactive forms. PgCYP736A12 protein localized to the cytoplasm and nucleus. Conclusion: PgCYP736A12 does not respond to the well-known secondary metabolite elicitor jasmonic acid, which suggests that it may not function in ginsenoside biosynthesis. Heterologous overexpression of PgCYP736A12 reveals that this gene is actually involved in herbicide metabolism.

• 농약과학회지
• /
• 제5권3호
• /
• pp.1-11
• /
• 2001

신규 제초제 작용점의 발굴은 유전체학과 조합화학 등 새로운 기술이 등장하여 그 가능성이 높아지고 있다. 대략 $10^{30}$에서 $10^{50}$여 개의 화학물질의 합성이 가능하고 50,000여 개의 식물 유전자 지도가 완성되어 이들의 조합으로 새로운 제초제의 작용점 발굴 가능성이 높아지게 될 것이다. 즉, 고등식물이 가지고 있는 50,000여 개의 유전자 가운데 0.1%, 1.0% 또는 10%가 신규 작용점이 된다면 50, 500, 5000개의 신규 작용점을 발견할 수 있는 것이다. 신규 제초제의 개발을 위해서는 target enzyme의 선택과 결정, 저해제의 설계, 작용점까지 도달하는 과정, 대사적인 운명 등 여러가지 요인들이 검토되어야 한다. 이러한 과정에서 가장 중요한 것은 확실한 작용점의 선택에 있다. 또한 다양한 생화학적 정보를 통하여 작용점/효소의 저해로부터 고사에 이르는 과정을 이해함은 물론 보다 강력한 저해제의 합성과 살초과정을 이해할 수 있어야 할 것이다. 그 동안에는 이미 알려진 작용점을 대상으로 신규 화합물을 합성하거나 유도체를 개발하는 것이 대부분이었지만 최근에는 antisense 기법 등을 활용하여 새로운 치사관련 작용점을 찾아내는데 잠재력과 가능성을 확대시켜주고 있다. 새로운 치사관련 작용점을 발굴한 후에는 대상효소의 화학적, 생화학적 기능과 단백질의 구조를 분석하여 강력한 저해제를 설계하는데 활용하게 될 것이다. 치사관련 돌연변이체와 antisense 기법을 활용하고, 식물 생리학적 반응을 기초로 하여 리드화합물을 탐색하는 것은 새로운 접근방식이며 농약 화학적 특성을 갖는 효소 저해제들의 합성은 크게 6가지로 할 수 있다. 공통특이시얀 기질 유사체 합성, affinity labels, 자살기질체, 반응중간산물, 그리고 extraneous site inhibitors 등을 들 수 있다. 이와 같은 방법으로 후보화합물이 선발된다 하여도 실제식물에 처리하여 흡수, 이행, 대사 등에 관한 시험이 반드시 이루어져야 새로운 제초제를 탄생시킬 수 있다. 또한 약물의 전달과정과 무독화작용을 통하여 pro-herbicide에 대한 연구를 진행하게 될 것이며, 마지막으로 잡초와 작물간의 선택성이 고려되어야 효소 측이적 접근방식에 의한 신규 선택성 제초제의 개발이 성공할 수 있는 것이다.

• The Korean Journal of Ecology
• /
• 제24권3호
• /
• pp.157-168
• /
• 2001

제초제는 잡초 방제를 위해 수 십 년간 사용되어 왔다. 만약 제초제에 노출된 작물이 이의 해독에 많은 에너지를 소비한다면 제초제 처리는 작물의 생장과 번식 기능에 대한 자원 분배에 영향을 미치게 될 것이다 본 연구에서는 대두(Glycine max)의 발아 전/후 2회 제초제를 처리한 뒤 비처리군, 저농도군, 고농도군의 제초제 처리군을 설정하여 제초제가 대두의 발아와 생장 및 번식 특성에 미치는 효과를 조사하였다. 대두의 개화 시기가 두 무리로 분리되어 본 연구에서는 개화 시기도 변인으로 설정하였다. 대두의 발아율은 다른 두 처리군에 비해 저농도군에서 높은 경향이 있었다. 2차 제초제 처리 후 잎의 황화현상 및 형태 변이가 나타났으나 제초제 처리 6주 후에는 완전히 사라졌다. 생장특성에 대한 제초제의 효과는 초기와 후기 개화군에 따라 다소 다르게 나타났으나 두 개화군 모두 생장 초기에는 비처리군에 비해 저/고농도군에서 생장특성 저해가 뚜렷하였다. 생장 후기에는 고농도군의 식물체가 가장 높은 생장률을 보였는데 이는 제초제를 처리한 대두가 보상 작용을 통해 어느 정도 회복되었음을 의미한다. 그러나 고농도군의 생장특성 저해는 생장 후기까지 지속되었다. 후기 개화군의 경우 비처리군이 저/고농도군보다 더 많은 뿌리혹을 생산하였으나 초기 개화군은 이러한 양상을 보이지 않았다. 개체 당 총 꽃수와 무게도 비처리군에 비해 저/고농도군에서 감소하였다. 따라서 본 실험은 제초제가 비목표 식물인 작물의 생장과 번식 특성뿐 아니라 대두에 공생하여 뿌리혹을 형성하는 질소 고정 박테리아의 발생과 생장에도 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. 성형술의 보다 장기적인 관찰이 필요하나, 첩포를 사용하지 않아 이와 관련된 문제점들을 피할 수 있고, 자가 주폐동맥플랩의 성장을 기대할 수 있을 것으로 생각된다. 또한 주폐동맥과 좌폐동맥 사이를 둔각으로 유지함으로써 향후 폐동맥 폐쇄부전과 관련된 우심실유출로 확장에 의한 좌폐동맥의 뒤틀림의 가능성을 줄일 수 있을 것으로 생각한다.시행하였다. 결과: 전자현미경을 통한 세포의 형태학적 검사에서 Groups I-7, I-14, II-5, II-7, 그리고 II-14정맥군들이 Gundry score의 의미 있는 증가(p <0.05)를 보이는 형태학적 변화가 나타났다. 트롬보모듈린을 이용한 면역조직화학검사와 트리판 블루를 이용한 세포 생존율 검사에서는 냉장군은 7일째 생활성 저하를 나타냈으나 냉동 보존군에서는 보존 기간에 상관없이 모두 생활성이 저하된 것으로 관찰되었다. 결론: 사람의 복재정맥을 우태혈청이 포함된 $4^{\circ}C$의 RPMI 1640에 냉장 보존하였을 경우 냉장 7일째부터 형태학적, 기능적 생활성 저하를 관찰할 수 있었으나, $-196^{\circ}C$에 냉동 보존한 경우에는 냉장 5일 후 냉동 보존한 정맥에서도 형태학적인 생활성 저하를 관찰할 수 있었으며 혈관 내피의 항응고 기능을 나타내는 트롬보모듈린 면역조직화학검사에서는 냉동 보존한 대부분 정맥에서 기능적 생활성이 저하된 것으로 관찰되었다. 그러나 이러한 생활성 및 항응고 기능의 저하가 일시적인 현상인지의 여부와 이러한 기능 저하가 이식 혈관의 장기 개통률에 미치는 영향에 대하여 지속적 연구가 필요하다.타내었다. 혈중

• 한국환경농학회지
• /
• 제6권1호
• /
• pp.44-49
• /
• 1987

본 연구는 제초제인 alachlor이 가지는 선택성이 식물고유의 생화학적 차이에 기인한다는 가정하에, 이의 규명을 목적으로 수행하였다. 공시작물인 대두, 배추 및 피는 alachlor 수용액의 처리로 경중의 약해를 입었으며 그 피해는 해당식물의 glutathione 또는 homoglutathione 함량이 많을 수록 적었다. 비효소적 반응조건 하에서 가한 alachlor의 17.7%가 GS-alachlor conjugate로 전환됨을 관찰하였으며, 이어 수행한 공시작물의 유묘시험에서는 처리한 C-14 표지 alachlor이 단시간(24hrs)에 4∼5개의 수용성 대사물로 전환되 었으며, 주요대사물로 대두에서는 homoglutathione-alachlor, 깨, 배추 그리고 피에서는 glutathione-alachlor conjugates를 잠정적으로 확인하였다. 본 연구에서 채택한 3종의 공시식물의 경우, 식물체 내에서 glutathione (및 homoglutathione)과 alachlor와의 phase Ⅱreaction인 conjugation 반응이 해독반응으로 작용, alachlor의 선택성에 공헌하는 것으로 해석하였다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제13권3호
• /
• pp.271-278
• /
• 1994

Maleic anhydride와 4-chloroaniline에 의한 amination 반응(反應)을 통하여 CPMA를 회수(回收)하고, 다시 acetic anhydride 및 sodium acetate에 의한 CPMA의 dehydration 반응(反應)을 거쳐 CPMI를 합성(合成)하였다. 생성물(生成物)의 녹는점(CPMA $200-202^{\circ}C$, CPMI $116-118^{\circ}C$) 비교(比較)와 NMR 분석(分析)을 통하여 화합물의 순도(純度)(95% 이상)를 결정(決定)하였다. 생육(生育) 초기단계(初期段階)의 수수에서 metolachlor에 의한 생육억제(生育抑制)는 근부(根部)에 비하여 지상부(地上部)에서 더욱 크게 나타났으며, 이러한 지상부(地上部)의 생육저해(生育沮害)는 종자(種子)에 CPMI를 피복처리(被覆處理)한 경우에 뚜렷한 감소(減少)를 보였다. CPMI를 수수 종자(種子) 1kg당 1.2g의 수준(水準)으로 종자(種子)에 피복처리(被覆處理)한 경우에 가장 높은 약해경감(藥害輕減) 활성(活性)을 나타내었으며, 지상부(地上部)의 50% 생육억제(生育抑制)를 나타내는 metolachlor의 농도(濃度)($GR_{50}$치(値))로 표시한 약해경감지수(藥害輕減指數)는 무처리종자(無處理種子)($15\;{\mu}M$)에 비하여 피복처리(被覆處理) 종자(種子) ($53\;{\mu}M$) 에서 약 3배 정도 증대(增大)되었다. CPMI의 처리(處理) 여부에 관계없이 [$^{14}C$]metolachlor의 흡수(吸收)에는 차이(差異)가 인정(認定)되지 않았다. CPMI를 피복처리(被覆處理)한 수수에서 metolachlor의 부활성화(不活性化)가 촉진되어 수수내의 흡수(吸收)된 metolachlor의 대부분이 빠른 시간내에 glutathione과의 결합(結合)을 통하여 대사(代謝) 또는 해독(解毒)되었다.

• 환경생물
• /
• 제39권4호
• /
• pp.452-462
• /
• 2021

Pretilachlor (PRE)는 전 세계적으로 사용되는 아세트아닐리드계 제초제이며 수생 광영양생물에 미치는 영향에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 본 연구에서 해양 와편모조류 P. minimum를 대상으로 PRE의 생리적, 분자적 독성 영향을 평가하였다. 그 결과, PRE는 P. minimum의 성장률, 색소, 광합성 지표를 유의하게 감소시켰다. 또한, 광합성 관련 유전자 PmpsbA, PmpsaA 및 항산화 단백질 PmGST의 상대적 유전자 발현율과 세포 내 ROS 증가가 유의하였다. 이는 PRE가 P. minimum의 광합성 효율 저하 및 광계 손상을 야기하며, GST가 세포 내 산화 스트레스 및 PRE의 무독화에 관여함을 보여준다. 본 연구 결과는 PRE를 비롯한 아세트아닐라이드계 제초제가 해양 와편모조류의 세포 독성을 야기하며, 광합성 저해가 스트레스의 주요 원인임을 제시한다. 다른 아세트아닐라이드계 제초제가 비표적 광영양 생물에게 미치는 독성 영향은 아직 연구가 부족하므로, 향후 연구에서 다양한 생물종을 대상으로 추가 연구가 필요하다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제35권4호
• /
• pp.265-274
• /
• 2008

Glutathione S-transferases (GSTs) are multifunctional proteins encoded by a large gene family divided into Phi, Tau, Theta, Zeta, Lambda and DHAR classes on the basis of sequence identity. The Phi(F) and Tau(U) classes are plant-specific and ubiquitous. Their roles have been defined as herbicide detoxification and responses to biotic and abiotic stresses. Fifty-two members of the GST super-family were identified in the Arabidopsis thaliana genome, 13 members of which belong to the Phi class of GSTs (AtGSTFs). Based on the sequence similarities of AtGSTFs, 11 BAC clones were identified from Brassica rapa. Seven unique sequences of ORFs designated the Phi class candidates of GST derived from B. rapa (BrGSTFs) were detected from these 11 BAC clones by blast search and sequence alignment. Some of BrGSTFs were present in the same BAC clones indicating that BrGSTFs could also be clustered as usual in plant. They were mapped on B. rapa linkage group 2, 3, 9 and 10 and their nucleotide and amino acid sequences were highly similar to those of AtGSTFs. In addition, in silico analysis of BrGSTFs using Korea Brassica Genome Project 24K oligochip and microarray database for cold, salt and drought stresses revealed 15 unigenes to be highly similar to AtGSTFs and six of these were identical to one of BrGSTFs identified in the BAC clones indicating their expression. The sequences of BrGSTFs and unigenes identified in this study will facilitate further studies to apply GST genes to medical and agriculture purposes.

• Journal of Ginseng Research
• /
• 제36권4호
• /
• pp.449-460
• /
• 2012

Plants have versatile detoxification systems to encounter the phytotoxicity of the wide range of natural and synthetic compounds present in the environment. Glutathione S-transferase (GST) is an enzyme that detoxifies natural and exogenous toxic compounds by conjugation with glutathione (GSH). Recently, several roles of GST giving stress tolerance in plants have demonstrated, but little is known about the role of ginseng GSTs. Therefore, this work aimed to provide further information on the GST gene present in Panax ginseng genome as well as its expression and function. A GST cDNA (PgGST) was isolated from P. ginseng cDNA library, and it showed the amino acid sequence similarity with theta type of GSTs. PgGST in ginseng plant was induced by exposure to metals, plant hormone, heavy metals, and high light irradiance. To improve the resistance against environmental stresses, full-length cDNA of PgGST was introduced into Nicotiana tabacum. Overexpression of PgGST led to twofold increase in GST-specific activity compared to the non-transgenic plants, and the GST overexpressed plant showed resistance against herbicide phosphinothricin. The results suggested that the PgGST isolated from ginseng might have a role in the protection mechanism against toxic materials such as heavy metals and herbicides.