비병원성 유전자(avr gene)의 역할과 이에 관여하는 인자(factor)

소개글

비병원성 유전자(avr gene)의 역할과 이에 관여하는 인자(factor)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

가. 병원균에 의한 병 유발 및 침입
나. 식물의 저항성 반응
(1) 저항성 반응 산물
(2) 저항성 반응 유도인자
(3) 식물내 저항성 반응 전달물질
2. 병저항성(Resistance)식물체는 여러 가지 다양한 병원체로부터 자신을 보호해야한다.
2.1. 저항성유전자와저항성단백질의기능식물체의 저항성 유전자는 보통 단독의 우성으로서 작용하고 각각은 병원균의 특정 isolate에 대해 특이적으로 작용한다.
2.2. 식물병저항성신호전달식물체의 저항성유전자는 세포괴사와 저항성반응을 야기시키고이는서로구분될수있어적어도두개이상의신호전달회로가 존재함을 시사해준다.

본문내용

병원성유전자(dominant avirulence gene, Avr gene) 간의 상호작용에 좌우된다. 저항성유전자(R gene)의 최종산물은 병원체의 리간드(ligand)를 직접 혹은 간접적으로 인식하는 수용체(receptors)를 암호한다. 이와 같은 식물체의 병원체 인식과정은 저항성반응을 일으키는데 필요한 초기신호전달체계를 작동시킨다. 대부분의 식물체는 저마다 독특한 방어기작을 가지고 있으며 병원체가 침입한 부위가 괴사하는 초과민성 반응이 가장 대표적인 현상으로는 알려져 있다.
최근 몇 년 동안 곰팡이 세균, 선충, 고충, 바이러스의 침입에 각각 특이적으로 저항성을 수행하는 저항성 유전자가 다양한 식물에서 분리되었다. 이들 중 담배에서 분리된 N 유전자는 담배모자이크바이러스에 특이적으로 저항성을 나타내며 여러개의 전사체를 암호하는 것으로 알려져 있다. 미국 버클리 대학의 Dinesh-Kumar 등은 PNAS지 2월호 N 유전자의 전사체를 대상으로 연구한 내용을 발표하였다. 그들에 따르면 N 유전자는 두 개의 전사체인 Ns와 NL을 암호하며 Ns 전사체는 TMV 감염 전에 식물체에 많이 존재하지만 NL 전사체는 감염 후에 그 발현량이 증가한다고 한다.
또한 그들은 각각의 전사체와 각 전사체를 조합한 cDNA를 저항성 유전자가 없는 Samsun 담배에 도입하고 이들 유전자를 발현하는 형질전환체를 대상으로한 실험에서 Ns의 alternative exon과 3말단 유전자조정부위(3' genomic regulatory sequences)가 담배모자이크바이러스에 완전한 저항성을 나타내는데 결정적인 역할을 할뿐만 아니라 식물세포내에서 Ns와 NL 전사체의 비율이 25:1일 때 정상적인 초민감성반응이 발생하고 바이러스에 저항성을 보이기 위해서는 이들의 존재비율이 아주 중요하다고 보고하였다.
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식물에서 병 저항성의 주요한 무기 중의 하나는 R(resistance) 단백질이라고 불리며, 이것은 병원균이 갖고 있는 비병원성(avirulence)인자를 인지하여 국부적인 세포 사멸을 포함하는 방어 반응을 촉진하게 된다. 식물에서 가장 커다란 저항성 유전자 집단은 단백질의 상호작용에 관여하는 leucine-rich repeat(LRR) 도메인을 갖고 있다. 현재까지 저항성 단백질과 비병원성 인자간의 직접적인 상호작용은 극히 일부에서만 보고되었다. RPP13(Recognition of Peronospora parasitica 13)은 지금까지 보고된 애기장대 저항성 유전자 중에서 가장 다형성이 높은 유전자로 알려져 있으며 (전체 24개 애기장대 accession의 분석에서 19 대립유전자가 발견됨), CC:NB:LRR(coiled coli:nucleotide binding site:leucine rich repeat) 단백질을 암호화하며, 특히 LRR 부위에서 많은 변이가 있는 것으로 보고되었다.
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식물이 생존을 위해 수많은 병원균과 싸우기 위해 병원균을 인식하기 위해서는 병원균의 비병원성 인자를 인식할 수 있는 우성 혹은 반우성 저항성 유전자가 식물체에 존재해야 한다. 일반적으로 저항성 단백질은 병원균의 비병원성 인자의 수용체로 혹은 다른 수용체와 공동으로 그 기능을 수행한다고 알려져 있다.
현재까지 저항성 단백질과 비병원성 인자 사이의 직접적인 상호작용은 단지 토마토의 Pto와 Pseudomonas syringae의 비병원성 Pto 단백질, 그리고 벼의 Pita 단백질과 도열병균의 비병원성 Pita 단백질에서 알려져 있다. 많은 저항성 유전자는 멀티진 패밀리(multigene families)에 속하며 애기장대의 경우 초과민성반응(hypersensitive response, HR)을 통해 Turnip crinkle virus(TCV)에 대한 저항성 반응을 나타내는 그리고 leucine zipper, 핵산결합부위, leucine-rich repeats를 갖는 HRT와 Peronospora parasitica에 대한 저항성에 관여하는 RPP8이라는 유전자가 알려져 있다. 뉴저지대(大)의 Michael과 그의 동료들은 RPP8/HRT 유전자 패밀리는 동일 패밀리 내의 다른 멤버가 각각 다른 병원균을 인식하는데 관여한다는 사실을 보였다.

키워드

비병원성 유전자,   식물병,   식물 침입,   avr gene,   gene,   factor,   유도저항성,   Pathogenicity