중요 주곡작물인 벼의 유전자에 대한 연구와 스트레스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 환경 스트레스에 노출되면 유전자 과발현이 유도되며, 이렇게 과발현된 형질전환체에서는 스트레스 내성을 증진시키는 것으로 나타났다. 저온처리에 의해 벼에서 발현이 유도되는 OsCOIN 유전자인 zinc finger 단백질은 각종 스트레스 상황에서 저항성과 내재해성을 증가시키는 등 세포 내에서 중요한 생물학적 과정을 수행한다. 본 연구는 벼에서 CCCH zinc finger 단백질을 코딩하는 OsZF2유전자가 과발현된 형질전환체를 통해 환경 스트레스 등을 분석하여 유전자 기능을 확인한다.
<h1>서 론</h1><p>벼는 중요한 주곡작물로서 비교적 작은 게놈 사이즈로 인해 단자엽 식물의 모델 식물로서 이용되며 또한 전체 유전체 염기서열이 해독됨에 따라 유전자 기능분석을 위해 많은 노력이 시도 되고있다. 벼는 유전적 현상을 해석하기 위한 다양한 유전자 지도가 작성되어 있으며 생물학적/비생물학적 스트레스에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 벼에서 저온스트레스는 온대성 기후에서 급격한 기상이변과 고랭지 지역 등에서 벼 생산과 직결되는 주요한 자연재해 중의 하나로서 유묘기 내냉성 및 수잉기 내냉성은 벼 육종의 중요한 목표 중의 하나이다. 일반적으로 한발, 고염 및 저온과 같은 환경 스트레스는 공통적인 대응 메커니즘이 있는 것으로 알려져 있으며, 다양한 환경스트레스간에 유전자 발현을 공통적으로 조절하는 신호전달 경로가 있는 것으로 보고되고 있다 (Rabbani et al. 2003; Yamaguchi-Shinozaki et al. 2006). 이러한 스트레스에 식물체가 노출되면 많은 유전자의 발현이 유도되어 세포 손상을 보호하거나 신호전달에 관련된 유전자 발현을 조절하는 것으로 알려졌다 (Yamaguchi-Shinozaki et al. 2006). 애기장대에서는 많은 스트레스 유도성 유전자들이 알려져 있으며 대표적인 내재해성 유전자로서 CBF/DREB는 AP2/ERF 그룹의 전사인자로서 저온에 의해 발현이 유도되며 이들 유전자의 과발현 형질전환체는 내냉성뿐만 아니라 내염, 내건성을 나타내는 것으로 보고되었다 (Thomashow 1999; Maruyama et al. 2004). 애기장대에서 보고된 CBF/DREB 전사인자 이외에 보리, 벼 등에서 DREB ortholog 유전자를 분리하여 과발현 형질전환체에서 스트레스 내성을 증진시킨다는 많은 보고가 있다 (Jung et al. 2007; Oh et al. 2007). 이러한 스트레스 신호전달에 관련된 AP2/ERF 전사인자에 관한 연구뿐만 아니라 bZIP 단백질, NAC domain 단백질, zinc finger 단백질 등이 또한 스트레스 내성을 증진시키는 전사인자로서 알려져 있다 (Yamaguchi-Shinozaki et al. 2006; Kim et al. 2006; Nakashima et al. 2007). 벼에서 저온처리에 의해 발현이 유도되는 OsCOIN 유전자는 RING finger 단백질로서 proline 함량을 증가시켜 저온, 건조, 염해 등에 저항성을 증진시키는 것으로 알려졌으며 NAC-type의 전사인자 또한 환경스트레스에서 발현이 유도되며 내재해성을 증진시키는 것으로 나타났다 (Nakashima et al. 2007).</p><p>zinc finger 단백질은 zinc 이온과 결합하는 아미노산의 배열에 따라 여러 그룹으로 나뉘며 전사인자로서 역할을 수행하거나 단백질 등 다른 분자와의 상호작용에 의해 세포 내에서 중요한 생물학적 과정을 수행한다. 현재까지 식물체에서 알려진 zinc finger 그룹은 RING-finger, ERF, WRKY, DOF, LIM등이 알려져 있으며 대부분은 DNA-결합 전사인자로서 역할을 하거나 단백질-단백질 상호 작용에 의해 유전자발현을 조절하는 것으로 그 기능이 알려져 있다 (Wang et al. 2008). CCCH type zinc finger 단백질은 사람과 효모에 이르기까지 많은 그룹을 차지하고 있으며 동물에서는 RNA 프로세싱과 관련된 RNA-결합 단백질로 추측되며 단백질 안정화와 초기 배 발달에서 암컷의 수정 능력과 세포의 운명에 관여하는 등 그 기능이 많이 알려졌으나 식물체에서는 일부분만 그 기능이 알려져 있다 (Addepalli et al. 2008; Ramos et al. 2004). 애기장대에서 알려진 PEI1은 배아 특이 CCCH zinc finger 단백질로써 배발생에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌으며 (Li et al. 1998), 벼에서 분리된 OsDOS는 핵에 위치하는 단백질로써 jasmonate 경로에 의한 발달 단계 시그널에 관여하여 잎의 노화를 지연시키는 역할을 하는 것으로 밝혀졌다 (Kong et al. 2006).</p><p>본 연구에서는 벼에서 저온처리 및 이삭에서 유전자 발현이 증가하는 CCCH zinc finger 단백질을 코딩하는 OsZF2유전자 (Lee etal. 논문 준비중)가 과발현되는 형질전환체를 제작하고 환경스트레스 및 관련 표현형을 분석하여 유전자 기능을 확인하기 위하여 실시되었다.</p>