단백질체학은 단백질의 총체를 연구하는 프로테옴, 기술 등을 포괄하며, 2-D 원전기영동과 질량 분석을 통해 단백질 spot을 단리하고 동정하는 과정을 거친다. 이것을 통해 단백질 전체의 대량 분석과 상호기능관계 지도의 작성, 구조분석 등이 가능하고, 특정 단백질과 그 유전자의 기능을 밝힐 수 있다. 이번 연구에서는 Xushu 15-1과 Xushu 15-4 고구마 품종 단백질체를 분석하여 저온저장 반응성 단백질의 분리와 분석, 분자적 기작을 연구하는 것이 목적이다.
<p>단백질체학은 유전체에서 발현되어 만들어지는 단백질의 총체를 의미하는 프로테옴을 연구하는 방법과 기술을 포괄적으로 의미하며, 일반적인 과정은 추출된 단백질을 2차 원전기영동(two-dimensional electrophoresis, 2-D)으로 전개하고 유의미한 각각의 단백질 spot을 단리한 다음 질량 분석을 통하여 동정하는 것이다. 이러한 단백질체의 연구를 통하여 단백질 전체의 대량 분석과 상호기능관계 지도의 작성, 구조분석 등이 가능하며, 이를 통해 궁극적으로 특정 단백질과 그 유전자의 기능을 동시에 밝혀낼 수 있다(Chen and Harmon 2006). 현재까지 단백질체의 연구는 다양한 작물들에서 수행되었다(Andrade et al. 2012; Manaa et al. 2013; Palma et al. 2011; Wu et al. 2013; Zeng et al. 2011). 선행연구에서 고구마의 품종별 특성, 뿌리 발달과정 및 선충 저항성 반응 등과 관련하여 단백질체 연구가 진행된 바 있지만(Ha et al. 2017; Lee et al. 2012, 2015), 아직까지 저온 저장성과 관련된 단백질체에 대한 분석은 보고된 바가 없다. 따라서, 본 연구의 목적은 선행 연구에 의해 저온 저장 능력이 높거나 낮은 것으로각각 밝혀진 Xushu 15-1과 Xushu 15-4 고구마 품종에서 단백질체를 분석하여 저온저장 반응성 단백질의 분리·분석 및 분자적 기작을 연구하는 것이다. 본 연구를 통하여 구명된 단백질체에 관한 결과는 고구마의 저온저장 반응성에 관련된 분자적 기작의 해명에 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>식물 재료</h2> <p>고구마 품종인 Xushu 15-1과 Xushu 15-4는 중국 Xushu의 중국농업과학원 고구마 연구소에서 분양 받아 한국생명공학 연구원에서 재배되었다. 수확된 저장뿌리(괴근)는 \( 35 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 및 \( 85 \% \) 상대 습도에서 3일 동안 큐어링 처리를 하였다. 각 품종의 대조구 시료(0주)는 큐어링 종료 후 채취 하였으며, 저온 처리구의 시료는 보관온도를 \( 4 ^ {\circ } \mathrm { C } \)로 하고 8주 후에 채취하였다(Ji et al. 2020). 각 시료들은 채취 후 즉시 액체 질소에서 동결 분쇄하고 단백질을 추출할 때까지 \( -70 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 에서 보관하였다.</p> <h2>단백질 추출 및 이차원 전기영동(two-dimensional electrophoresis, 2-D)</h2> <p>단백질은 액체질소로 마쇄된 각 품종의 저장뿌리 \( 10 \mathrm { ~g } \)을 이용하여 phenol법으로 추출하였으며(Hurkman and Tanaka 1986), Bradford법으로 정량하였다(Bradford 1976). 이차원 전기영동은 Lee et al. (2012)의 방법에 따라 실시되었다. 등전점 (isoelectronic-focusing, IEF) 전기 영동은 \( 17 \mathrm { ~cm } \) immobilized pH gradient gel (IPG) strip(pH4-7, Bio-rad, CA)에 \( 400 \mu g \)의 단백 질 \( (300 \mu \mathrm { L } ) \)을 로딩하고 PROTEAN IEF Cell (Bio-rad, CA)에서 실시하였다. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electro-phoresis (SDS-PAGE)는 \( 13 \% \) polyacrylamide gel을 이용하여 PROTEANⓇ II xi Cell (Bio-rad, CA)에서 실시하였다. 2-D가 끝난 gel은 Coomassie Brilliant Blue G-250 (CBBG-250, Bio-rad, CA)로 염색하고(Matsui et al. 1999), GS-800 Calibrated Densitometer (Bio-Rad)를 이용하여 스캔하였다. 2-D는 각 단백질 샘플 당 5번 실시하였으며, 가장 고화질의 이미지를 갖는 gel을 master gel로 정한 후, 반복적이고 뚜렷하게 발현량의 차이가 나는 단백질 spot들을 선정한 후 각각에 고유 번호를 부여하였다.</p>