당근(Daucus carota L.) 배양세포에서 RGD peptide가 에틸렌 생성에 미치는 영향

Abstract

It has been inferred that membrane-ECM (extracellular matrix) interaction in plants may be also mediated by an RGD-dependent recognition system as in animal cells. Effects of RGD peptide on ethylene production was examined in suspension cultured carrot cells. Treatment of the cells with RGD peptide containing RGD (Arg-Gly-Asp) sequence stimulated ethylene production. The rate of ethylene production increased approximately 70% over the control within one hour after 0.5mg/㎖ RGD peptide treatment. This stimulatory effect of RGD peptide persisted for 24 hours during an incubation period. When treated with various concentrations of RGD peptide, ethylene production increased in proporiton to RGD peptide concentrations. When RGD peptide was applied to carrot cells treated with IAA. the effect of RGD peptide appeared to be additive. ACC synthase activity in cells pretreated with RGD peptide likewise increased over the control. On the contrary, RGD peptide did not affect ethylene production when the cells were fed with 1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC), the immediate precursor of ethylene. These results indicate that RGD peptide influence auxin-induced ethylene production. In an effort to check the sequence specificity of the RGD peptide, cells were treated with substituted RGD peptide, i.e. RGK (Arg-Gly-Lys) and RGE (Arg-Gly-Glu) peptide, respectively. RGK peptide did not stimulate ethylene production but RGE peptide did. The results strongly suggest that the stimulatory effect of RGD peptides on ethylene production may be associated with a physiological phenomenon through a specific recognition between RGD peptide including RGD sequence and their putative plasma membrane receptors.;식물에서도 동물에서와 같이 RGD (Arg-Gly-Asp) sequence를 매개로 원형질막과 extracellular matrix (ECM)가 연결되어 있다는 사실이 알려지고 있으므로 RGD sequence가 식물 세포의 생장, 분화 등의 여러 가지 생리적인 현상에 관여하리라는 가능성을 생각할 수 있다. 그래서 RGD sequence가 당근 (Daucus carota L.) 배양세포에서 에틸렌 생성에 미치는 영향을 조사하였다. RGD sequence를 포함하는 합성 Peptide는 당근 배양세포에서 에틸렌 생성을 촉진시켰다. 0.5mg/㎖ RGD peptide는 처리 후 1시간 이내에 대조구에 비해 에틸렌 생성을 70% 정도 촉진시키며, 이 효과는 24시간까지 거의 같은 정도의 비율로 지속되었다. 또한 RGD peptide를 농도별로 처리하면 농도가 증가함에 따라 비례하여 에틸렌 생성도 증가되었다. RGD peptide는 Indole-3-acetic acid (IAA)와 함께 처리한 경우 에틸렌 생성을 더욱 촉진시켰으며, ACC synthase의 활성도 증가시켰다. 반면에 RGD peptide는 에틸렌 전구체인 1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid(ACC)에 의한 에틸렌 생성에는 촉진 효과가 없었다. 이러한 결과는 RGD peptide가 에틸렌 생성 경로에서 오옥신과 마찬가지로 ACC synthase 활성에 관여하여 에틸렌 생성에 영향을 준다는 것을 의미한다. RGD sequence가 에틸렌 생성을 촉진시킬 때 어떠한 특이성이 있는가를 확인하기 위해 RGD peptide의 D (Asparatic acid)와 화학적 성질이 유사한 E (Glutamic acid)를 포함하는 RGE peptide, 반대 성질을 가지는 K (Lysine)을 포함하는 RGK peptide를 각각 처리하여 보았다. RGE peptide는 RGD peptide와 마찬가지로 에틸렌 생성을 촉진시켰으나 RGK peptide는 에틸렌 생성에 영향을 미치지 않았다. 따라서 RGD peptide의 에틸렌 생성 촉진작용은 RGD sequence를 포함하는 RGD peptide가 ACC synthase의 활성을 증가시켜서 일어나는 현상이라 생각되며, 또한 RGD peptide가 세포막 수용체와 특이적으로 결합하여 나타나는 생리적 현상일 가능성도 있다고 생각된다.