Peroxiredoxin(Prx)는 핵에 존재하는 엽록체 단백질로 peroxide를 분해하는 항산화효소로, 세포신호전달경로의 조절자, redox sensor 기능, 산화적 손상으로부터 엽록체의 단백질을 보호하는 기능을 한다. 벼 1-Cys Prx가 도입된 형질전환 담배는 항산화활성 증가로 인해 산화스트레스에 내성이 증가되고, 2-Cys Prx는 chaperone으로서의 기능을 하여 heat shock 등 외부 스트레스에 내성을 부여하는 효소이다. 따라서 악화된 환경스트레스 조건 하에서 식물체 보호기능을 지닌 재해내성 식물 개발에 유용하게 이용될 수 있을것으로 기대된다.
<h1>서 론</h1> <p>Peroxiredoxin (Prx)은 peroxide를 분해하는 항산화효소로 핵에 존재하는 엽록체 단백질이며 세포신호전달경로의 조절자, redox sensor 기능, 산화적 손상으로부터 엽록체의 단백질을 보호한다. 2-Cys Prx는 2개의 cysteine 잔기를 가지는 그룹으로 엽록체로 이동되어 산화스트레스로부터 광합성기구를 보호하는 기능을 한다 (Cheong et al. 1999). 벼 Prx (Ostrxm)는 식물의 생장과 발달 동안 엽록체에서 필수적인 역할을 수행하는 것으로 알려졌으며 (Chi et al. 2008), 2-Cys Prx가 감소된 형질전환 애기장대의 경우 광합성이 손상되었고 DI 단백질, LHCP II 등의 엽록체 단백질이 분해되었다 (Baier and Dietz 1999). 또한 벼 1-Cys Prx가 도입된 형질전환 담배가 항산화활성 증가로 인해 산화스트레스에 내성이 증가되었음이 보고되었다 (Lee et al. 2000). 2-Cys Prx는 \( \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 } \) 를 제거하는 peroxidase 로서의 기능을 할 뿐만 아니라 스트레스 조건에서 고분자량의 complex를 이루어 chaperone으로서의 기능을 하여 heat shock 등 외부 스트레스에 내성을 부여하는 효소이다 (Jang et al. 2004). 이상과 같이 2-Cys Prx유전자가 산화스트레스로부터 식물체를 보호하는 기능이 있다 (Baier and Dietz 1999)는 점을 고려할 때 재해내성 고구마 개발에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.</p> <p>식물이 과도한 스트레스를 받게 되면 생체내 산소가 superoxide anion radical \( \left ( \mathrm { O } _ { 2 } { } ^ { - } \right ) \), hydrogen peroxide \( \left ( \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 } \right ) \), hydroxyl radical \( ( \cdot \mathrm { OH } ) \) 등의 반응성이 높은 독성의 활성산소종 (reactive oxygen species, ROS)으로 변하게 되고 (Allen 1995), ROS의 과다 발생은 식물의 생산성을 감소시키는 주요 요인이 되고 있다 (Inze and Van Montagu 1995). 그러나 이러한 ROS는 superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), catalase (CAT) 등의 항산화효소와 ascorbic acid, \( a \)-tocopherol, glutathione 등의 저분자 항산화물질 등에 의해 효율적으로 제거된다 (Allen 1995).</p> <p>엽록체는 광합성에 관련된 전자전달계가 있어 산화스트레스를 받기 쉬운 높은 세포소기관이다. ROS를 제거하기 위하여 엽록체에서 식물의 항산화기작을 잘 설명하는 Water-Water cycle (Asada 1999)은 대사과정 중 발생하는 superoxide anion radical 및 hydrogen peroxide가 다른 세포내 물질과 반응하기 전에 신속하고 효율적으로 제거되는 것을 보여준다. 하지만 보다 악화된 환경에서 이러한 항산화 시스템은 식물체의 생산성이나 생존에 충분하지 않으며, 환경스트레스 조건에서 식물의 생산성을 유지하기 위해서 항산화 효소 또는 저분자 항산화 물질의 대사공학적 방법에 의한 엽록체의 항산화 기구를 강화하는 것이 중요하다.</p>