NtHSP70-1에 의한 클로로필의 고온 내성 효과

Abstract

고온 단백질 heat shcok protein 70 (HSP70)은 분자샤페론으로써 환경스트레스와 발달단계 동안 단백질을 보호하고 합성하는 다양한 과정에 관여하는 기본적인 단백질이다. 하지만 그 생물학적 기능이 식물에서 아직 정확하게 밝혀지지 않았다. 이에 본 연구에서는 담배에서 고온에 의해 유도된 HSP70인 NtHSP70-1 (AY372069)를 분리하여 그 기능을 연구하였다. NtHSP70-1의 고온 내성 기능을 분석하기 위해 NtHSP70-1이 식물 형질전환용 벡터인 pBKS1-1에 sense 또는 antisense 방향으로 도입되어 형질전환된 식물체와 pBKS1-1만 도입된 형질전환 식물체들을 제조하였다. 형질전환체에 있어서 NtHSP70-1의 발현량은 western blot 분석법을 사용하여 수행하였고 확인된 형질전환체들은 고온 내성 기능분석에 이용되었다. 그 결과 고온 환경에 있어서 NtHSP70-1이 과다발현된 형질전환체들은 그 클로로필의 함량과 생존율이 정상환경 일 때와 유사하였고 반대로 벡터 또는 벡터인 pBKS1-1에 antisense 방향으로 도입되어 형질전환된 식물체들은 클로로필의 파괴로 인한 감소된 생존율을 나타내었다. 고온 처리된 형질전환 식물체에서 클로로필의 함량비교 결과로 NtHSP70-1이 클로로필을 보호함으로써 식물의 고온내성에 기여함을 알 수 있었다. Heat shock protein 70 (HSP70) is known as molecular chaperone, the fundamental protein participating in various processes, from nascent protein synthesis to protection of proteins during abiotic stresses and developmental programs. However, their biological functions in plants are not yet well known. Here, NtHSP70-1 (AY372069), HSP70 of Nicotiana tabacum induced by heat stress was investigated. To analyze the protective role of NtHSP70-1, transgenic tobacco plants, which constitutively overexpressed NtHSP70-1 as well as contained either the vector alone or having NtHSP70-1 in the antisense orientation, were constructed. The altered NtHSP70-1 levels in plants were confirmed by western blotting and transgenic sense lines exhibited tolerance to heat stress. Seedlings with the constitutively expressed NtHSP70-1 grew as green or healthy plants after heat stress. In contrast, transgenic vector or antisense lines exhibited yellowing of leaves or some delay in growth, which finally led to death. Evaluation of chlorophyll contents of heat-shocked transgenic tobacco seedlings indicated that NtHSP70-1 contributes to thermotolerance by preventing chlorophyll synthesis in plants.