본 연구에서는 저온 저장 조건에서의 고구마 품종들의 다른 저장 성능을 비교해보았다. 장기간의 저온저장 동안 뿌리의 부패에 대한 저항성이 더 높은 X15-1은 sporamin의 다량 발현이 관찰되었고, 반면에 Xushu 15-4는 actin 단백질의 발현 감소와 fructokinase-like protein의 발현량이 현저하게 감소하는 것이 확인되었다. 이로부터, 저장성이 우수한 고구마 품종과 저장성이 낮은 품종 사이에는 sporamin, actin 및 fructokinase-like protein과 같은 핵심 대사활성을 제어하는 단백질들의 발현 차이가 있음이 밝혀졌다.
<p>Maeshima et al. (1985)에 의해 처음 보고된 sporamin은 고구마 저장뿌리의 주요 저장 단백질로 전체 수용성 단백질의 \( 60 \sim 80 \% \)를 차지하고 있다. Sporamin은 주로 저장뿌리에 많이 발현되며, 줄기에는 매우 적고 잎에는 없는 것으로 보고되었다(Hattori et al. 1989). Sporamin은 또한 nucleotide의 상동성을 기준으로 2개의 유전자 그룹인 sporamin A 와 B로 구분된다(Hattori et al. 1989). 많은 연구들에서 고구마 저장뿌리에는 다량의 trypsin 억제제의 활성이 존재하는데, 가장 다량으로 존재하는 sporamin이 trypsin 억제제로서의 활성을 갖는 것으로 보고되었다(Yeh et al. 1997). 그러므로 본 실험에서와 같이 sporamin이 다량 발현된 X15-1은 이 단백질이 발현되지 않은 X15-4에 비하여 ypsin 억제제의 활성이 더 높아서, 장기간의 저온저장 동안 미생물 등에 의한 뿌리의 부패에 저항성을 발휘하였을 것으로 예상되었다.</p> <p>Actin의 주요 역할은 세포의 구조 유지 및 복합체 형성, 세포 및 세포소기관의 이동 및 복제에서 다양한 기능을 수행하는 미세섬유인 선형 중합체를 형성하는 것이다(Lodish et al. 2016). 일반적으로 actin의 네트워크는 세포에 기계적 특성과 세포질을 통한 신호 전달의 경로를 제공하며 신속한 조립 및 분해가 이루어진다. Actin 단백질은 세포질과 핵 모두에서 발견되는데(Grummt 2006), 그 위치는 세포가 받는 자극을 통합하는 세포막 신호전달경로에 의해 조절되며, 이에 반응하여 actin 네트워크의 재구성이 자극된다(Eckert et al. 2002). 유전체 분석을 통해 식물의 유전체에는 많은 종류의 actin 유전자군이 있음이 확인되었는데, 모델식물인 애기장대에서는 10가지 유형의 actin 유전자들이 보고되었다(Gunning et al. 2015). Actin은 식물 세포에서 소기관의 이동과 세포분열 뿐만 아니라 세포의 신장 및 분화와 관련된 형태 형성에도 관여하는 것으로 보고되었다(Higaki et al. 2007). 그러므로 저온 저장 조건에서 actin 단백질의 발현 감소가 확인된 Xushu 15-4는 Xushu 15-1에 비하여 actin 단백질이 관여하는 세포의 제반 기능들이 광범위하게 손상되고, 심한 감수성을 나타내는 것으로 사료되었다.</p> <p>일반적으로 식물에서 sucrose는 sucrose합성효소에 의해 UDG-glucose와 fructose로 분해되거나 추가 당 대사를 위해 invertase에 의해 glucose와 fructose로 분해된다(Dennis and Blakeley 2000). 여기서 fructokinase는 기질 특이성과 친화성이 높은 유리된 fructose를 인산화 한다(Renz and Stitt 1993). 따라서 fructokinase에 의한 fructose의 인산화는 sucrose의 분해와 당 대사에 필수적이며, 이러한 작용은 특히 유관속 조직의 발달에 필수적이라고 알려져 있다(Damari-Weissler et al. 2009; German et al. 2003). Fructokinase는 완두콩의 종자, 아보카도의 과실, 옥수수의 낟알 등과 같은 다양한 식물 종의 조직에서 작용하는 특성을 갖는다(Odanaka et al. 2002). 특히, 감자와 같은 식물의 수용부(sink) 조직에서 작용하는 sucrose 합성효소와 함께 전분 합성을 조절하는 기능도 있는 것으로 알려져 있다(Odanaka et al. 2002). 그러므로 저온 저장 조건에서 fructokinase-like protein의 발현량이 현저하게 감소된 X 15-4는 X15-1에 비하여 전분대사에 관여하는 광범위한 제기능들이 손상되고 감수성이 더 커지는 것으로 생각된다. 상기와 같은 연구 결과를 통해 저온 저장 조건에서 저장성이 우수한 고구마 품종과 저장성이 낮은 품종 간에는 sporamin, actin 및 fructokinase-like protein 등과 같은 주요 대사적 활성을 제어하는 단백질들의 발현에 차이가 있음이 확인되었다. 추가적인 연구를 통하여 미동정된 단백질들도 동정한다면 저온저장성에 관련된 단백질들의 종류 및 그 역할을 보다 명확히 구명하는데 기여할 수 있을 것으로 사료되었다.</p>