• Molecules and Cells
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• 제27권2호
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• pp.183-190
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• 2009

The plasma membrane-localized BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE1 (BRI1) and BRI1-ASSOCIATED KINASE1 (BAK1) are a well-known receptor pair involved in brassinosteroids (BR) signaling in Arabidposis. The formation of a receptor complex in response to BRs and the subsequent activation of cytoplasmic domain kinase activity share mechanistic characteristics with animal receptor kinases. Here, we demonstrate that BRI1 and BAK1 are BR-dependently phosphorylated, and that phosphorylated forms of the two proteins persist for different lengths of time. Mutations of either protein abolished phosphorylation of the counterpart protein, implying transphosphorylation of the receptor kinases. To investigate the specific amino acids critical for formation of the receptor complex and activation of BAK1 kinase activity, we expressed several versions of BAK1 in yeast and plants. L32E and L46E substitutions resulted in a loss of binding of BAK1 to BRI1, and threonine T455 was essential for the kinase activity of BAK1 in yeast. Transgenic bri1 mutant plants overexpressing BAK1(L46E) displayed reduced apical dominance and seed development. In addition, transgenic wild type plants overexpressing BAK1(T455A) lost the phosphorylation activity normally exhibited in response to BL, leading to semi-dwarfism. These results suggest that BAK1 is a critical component regulating the duration of BR efficacy, even though it cannot directly bind BRs in plants.

• 생명과학회지
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• 제22권3호
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• pp.428-436
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• 2012

단백질 인산화는 세포의 활동을 조절하는 보편적인 과정이다. 브라시노스테로이드(brassinostreoid)에 의해 매개되는 신호전달은 브라시노스테로이드에 의해 활성화된 세포막상의 protein kinase 로부터 인산화되어 있는 전사인자들을 탈인산화하는 연속적인 인산화/탈인산화 과정이다. 브라시노스테로이드에 의해 매개되는 신호전달의 연구는 인산화에 관여하는 kinase 기질상의 아미노산을 밝히고, 그와 관련된 돌연변이체의 표현형을 알아봄으로써 급속하게 발전하였다. BRI1과 BAK1의 자기인산화(autophosphorylation), 상호인산화(transphosphorylation), 타이로신 인산화(tyrosine phosphorylation)를 밝힘으로써 그들의 조절작용을 식물의 생리학적, 발생학적 과정을 더 이해할 수 있는 장이 열렸다. 브라시노스테로이드에 의한 인산화는 수용체에 의해 매개되는 세포 내 함입(endocytosis)과 그에 뒤따르는 수용체의 파괴현상에서도 볼 수 있다. 인산화/탈인산화 과정에 관련하여 브라시노스테로이드에 의해 매개되는 신호전달은 더 연구할 여지가 많이 남아 있다. 이 총설은 단백질의 인산화/탈인산화 과정을 통한 브라시노스테로이드의 신호전달 연구의 최근 상황을 기술하였다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제2권6호
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• pp.743-752
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• 1998

The atrial acetylcholine-activated $K^+\;(K_{ACh})$ channel is gated by the pertussis toxin-sensitive inhibitory G $(G_K)$ protein. Earlier studies revealed that ATP alone can activate the $K_{ACh}$ channel via transphosphorylation mediated by nucleoside-diphosphate kinase (NDPK) in atrial cells of rabbit and guinea pig. This channel can be activated by various agonists and also modulated its function by phosphorylation. ATP-induced $K_{ACh}$ channel activation (AIKA) was maintained in the presence of the NDPK inhibitor, suggesting the existence of a mechanism other than NDPK-mediated process. Here we hypothesized the phosphorylation process as another mechanism underlying AIKA and was undertaken to examine what kinase is involved in atrial cells isolated from the rat heart. Single application of 1 mM ATP gradually increased the activity of $K_{ACh}$ channels and reached its maximum $40{\sim}50$ sec later following adding ATP. AIKA was not completely reduced but maintained by half even in the presence of NDPK inhibitor. Neither ADP nor a non-hydrolyzable ATP analogue, AMP-PNP can cause AIKA, while a non-specific phosphatase, alkaline phosphatase blocked completely AIKA. PKC antagonists such as sphingosine or tamoxifen, completely blocked AIKA, whereas PKC catalytic domain increased AIKA. Taken together, it is suggested that the PKC-mediated phosphorylation is partly involved in AIKA.

• 생명과학회지
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• 제27권12호
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• pp.1393-1402
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• 2017

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.

• 생명과학회지
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• 제30권2호
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• pp.137-146
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• 2020

식물에서 Ca²⁺는 세포의 중요한 2차 신호 전달 분자 중 하나이다. Ca²⁺ 및 인산화 효소의 센서 단백질인 칼슘-의존성 단백질 카이네즈(CDPKs)는 식물 세포에서 가장 풍부한 세린/트레오닌 키나아제이다. 이들은 다양한 자극에 대한 신호를 변환하여 식물에서 특정 반응을 일으킨다. 벼에는 31개의 CDPK 유전자 족이 확인되었다. 그들은 주로 식물의 생장과 발달에 관여하며 다양한 스트레스 조건에 반응하여 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 CDPK 단백질의 생화학적 특성에 대해서는 알려진 바가 별로 없다. 이 연구에서는 벼의 CDPK 중 하나인 OsCPK11을 부분 정제하여 그 생화학적 특성을 조사하고자 하였다. 벼 유식물에서 3단계 칼럼 크로마토그래피 과정을 거쳐 부분 정제된 OsCPK11을 얻었다. 정제 과정에는 DEAE를 사용한 음이온 교환 크로마토그래피, Phenyl-Sepharose를 사용한 소수성 상호작용 크로마토그래피 및 Sephacryl-200HR를 사용한 겔 여과 크로마토그래피를 포함하였다. 부분 정제된 OsCPK11은 분자량이 54kDa이며 소수성 수지와 강한 소수성 상호작용을 보였다. 부분 정제된 OsCPK11으로 in vitro kinase assay를 실시한 결과, OsCPK11은 Ca²⁺-의존성 자가인산화 활성을 가짐을 보여 주었다. OsCPK11은 histone III-S를 인산화 하였으며, 카이네즈 활성의 최적 pH는 7.5-8.0이었다. Native OsCPK11은 이전에 연구된 재조합 OsCPK11과 몇 가지 생화학적 특징을 공유하였는데, 둘 다 Ca²⁺-의존성 자가인산화 활성을 나타냈다. 또한, 둘 모두 카이네즈 활성을 위한 기질로서 histone III-S를 선호하였으며, Ca²⁺ 의존성을 보여 주었다.