Rubisco에 대한 Cd의 효과에 있어 \( \mathrm{NH}_{4} \mathrm{NO}_{3} \) 의 영향을 조사하기 위해, Cd와 각각 다른 농도의 \( \mathrm{NH}_{4} \mathrm{NO}_{3} \) 이 함유된 배지의 담배 잎에서 chromatography를 통해 rubisco를 분리한 결과, 흡광도와 activity의 peak가 한 fraction에서 일치했다. 이는 rubisco의 합량이 rubisco의 활성과 관련되어 있고, 이 과정에 rubisco의 함량과 활성에 Cd의 억제 효과가 암모늄염에 의해 회복되었다는 것으로 여겨진다.
<h2>Rubisco에 미치는 Cd의 효과에 대한 암모늄염의 영향</h2> <p>Rubisco에 미치는 Cd의 효과에 대한 \( \mathrm{NH}_{4} \mathrm{NO}_{3} \) 의 영향을 조사하기 위해 Cd와 각 농도의 \( \mathrm{NH}_{4} \mathrm{NO}_{3} \) 이 함유된 배지에서 성장시킨 담배 잎으로부터 최종적으로 chromatography에 의해 rubisco를 분리한 결과, 흡광도와 activity의 peak가 한 fraction에서 일치하였다. 따라서 이 fraction의 용액을 함량과 활성의 측정 및 전기영동에 사용하였다.</p> <p>Rubisco의 함량은 \( 0.2\ \mathrm{mM}\ \mathrm{Cd}\)과 \( 20.61\ \mathrm{mM}\ \mathrm{NH}_{4} \mathrm{NO}_{3} \) 에서는 \( 0.183 \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \) leaf extract, \( 40 \mathrm{mM} \) 에서는 \( 0.195 \mathrm{mg} / \mathrm{ml}, 60 \) \( \mathrm{mM} \) 에서는 \( 0.253 \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \) 로 증가하다가, \( 80 \mathrm{mM} \) 에서는 \( 0.39 \) \( \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \) 로 최고의 값을 보였으며, \( 100 \mathrm{mM} \) 에서는 \( 0.368 \) \( \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \) 로 감소된 함량을 나타내었다. 이와 같이 \( \mathrm{NH}_{4} \mathrm{NO}_{2} \) 의 농도가 증가함에 따라 rubisco의 함량이 모두 증가하였는데, \( 60 \mathrm{mM} \) 이하의 농도에서 보다 \( 80 \mathrm{mM} \) 이상에서는 증가 폭이 컸으며 \( 100 \mathrm{mM} \) 에서는 악간 감소하였으나, \(80\mathrm{mM} \) 에서 최고의 값을 나타내었다. 이는 rubisco의 양은 질소원으로서 \( \mathrm{NH}_{4} \mathrm{NO}_{3} \) 를 공급을 증가시키면 비례적으로 같이 증가한다는 보고와 잎의 질소 함량의 감소에 기인되어 rubisco의 양이 감소한다는 보고와 일치한다. Suzuki 등은 합성된 rubisco의 양의 변화는 \( r b c L \) 와 \( r b c S \) mRNA 수준외 변화와 밀접하게 관계가 있다고 하였다.</p> <p>Rubisco의 활성을 측정한 결과, 함량과 같은 변화의 양상을 보였는데, \( 0.2\ \mathrm{mM}\ \mathrm{Cd} \) 과 \( 20.61\ \mathrm{mM}\ \mathrm{NH} \mathrm{NNO}_{3} \) 에서는 \( 0.135 \mathrm{unit} / \mathrm{ml}, 40 \mathrm{mM} \) 에서는 \( 0.154 \mathrm{unit} / \mathrm{ml}, 60 \mathrm{mM} \) 에서는 \( 0.166 \mathrm{unit} / \mathrm{ml}\) 역시 증가하였으며, \( 80 \mathrm{mM} \) 에서 \( 0.265 \mathrm{unit} / \mathrm{ml} \) 로 최대값을 보였고, \( 100 \mathrm{mM} \) 에서는 \( 0.239 \mathrm{unit} / \mathrm{ml} \) 로 감소되었다. 이와 같이 암모늄염 농도의 증가는 Cd에 의한 저해 효과를 회복시키는 것으로 나타났으며, 이 중 \( 80 \mathrm{mM} \) 에서 가장 크게 영향을 나타내었다. 벼와 해바라기에 암모늄염을 공급해 주면 rubisco의 활성이 증가한다는 보고와 Cd는 rubisco의 active site에 존재하는 cysteine의 SH기에 비가역적으로 결합하여 rubisco의 활성을 낮춘다는 보고로 보아, 암모늄염이 \( SH기에 Cd가 비가역적으로 결합하는 것을 방해하였기 때문으로 해석된다.</p> <p>Evans와 Terashima는 시금치 잎에서 고농도로 질소를 공급해주면 rubisco의 deactivation이 나타나지 않는다고 하였으나, Machler 등과, Cheng과 Fuchigami는 각각 밀과 사과 잎에서 질소의 공급을 증가시키면 rubisco의 activation state가 감소한다고 보고하였다. PCR 회로에 관여하는 값은 효소들의 활성은 Cd에 의해 감소되는데, 이 중 rubisco의 활성이 가장 크게 억제된다. 어린 해바라기 식물에서 질소원은 rubisco에 대한 Cd의 억제효과를 감소시킴으로서 광합성에 관여한다.</p> <p>이와 같이 \( \mathrm{NH}_{4} \mathrm{NO}_{3} \)의 농도가 증가함에 따라 rubisco의 함량과 활성이 모두 증가하였고, \( 80 \mathrm{mM} \) 에서 최고값을 나타내었다. 이 결과들은 rubisco의 합량이 rubisco의 활성과 관련되어 있음을 의미하며, 이 과정에 rubisco의 함량과 활성에 대한 Cd에 의한 억제 효과가 암모늄염에 의해 회복되었음을 암시한다.</p> <p>Cd에 의한 억제가 암모늄염에 의해 어느 정도 회복되었는지 확인하기 위하여 SDS-PAGE를 한 결과, rubisco의 large subunit과 small subunit인 \( 55 \mathrm{kD} \) 과 \( 15 \mathrm{kD} \) 의 두 band가 모든 실험구에서 관찰되어 순수하게 분리된 rubisco를 확인하였고, \( \mathrm{NH}_{4} \mathrm{NO}_{3} \)의 농도가 증가함에 따라 두 band의 intensity가 증가하여 \( 80 \mathrm{mM} \) 에서 가장 높은 intensity를 보였으며 \( 100 \mathrm{mM} \)에서는 감소하여, 함량과 활성의 결과와 일치하였다.</p>