옥수수(Zea mays L.)자엽초의 신장에 미치는 TPA와 IAA의 상호작용

Abstract

오옥신의 작용이 PKC에 의한 단백질의 인산화 과정과 연관되어 있는지를 확인하기 위하여 PKC를 활성화시키는 물질인 DAG와 TPA 그리고 오옥신이 옥수수 자엽초의 신장에 미치는 효과를 조사하였다. DAG나 TPA에 의한 신장 촉진 효과가 IAA의 신장 촉진 효과를 완전하게 대치하지는 못 했지만 서로 유사한 경향을 보여 5×10^(-5)M DAG는 처리 30분 후 부터 신장을 촉진하여 처리전에 비해 최대 500%까지 자엽초 생장율을 증가시켰고 10^(-6)M TPA도 처리 30분 후 부터 반응이 나타나 최대 300%까지 생장율을 증가시켰다. 또한 10^(-5)M IAA에 의한 자엽초의 신장 촉진 효과와 10^(-6)M TPA에 의한 촉진 효과의 합(최대 800%)보다도 TPA와 IAA를 함께 처리한 조직의 신장 촉진 효과가 더 커서(최대 1200%) TPA와 IAA가 상승효과를 보이는 것을 알 수있다. TPA와 IAA를 자엽초 조직에 처리한 뒤 각조직의 세포질내 단백질을 전기영동하면 gel의 band들은 동일한 pattern을 나타냈으나, (32)^P로 미리 표지된 자엽초 조직을 사용하여 phosphorylation 정도를 비교했을 때는 TPA+IAA > IAA > TPA > control의 순서대로 세포질 단백질의 인산화가 증가했다. PKC 억제제로 알려진 10^(-7)M STA는 phorbol ester인 TPA의 존재에 관계없이 옥수수 자엽초의 생장율을 처리전 보다 80%까지 저해하였으며 methyl기의 결합으로 구조가 변형된 5×10^(-6)M Me-TPA에 의해서도 생장율은 80%까지 저해된다. 이러한 실험 결과들과 식물에도 PKC 또는 PKC와 유사한 protein kinase가 존재한다는 보고(Harmon et al.1987)를 바탕으로 식물 호르몬인 IAA가 옥수수 자엽초 신장 생장을 촉진하는 과정의 한 단계와 PKC에 의한 단백질 인산화 기작이 서로 연관되어 있을 가능성이 있다고 생각된다.;In animal systems, role of protein kinase C as an effector element in the transmembrane signal transduction is well established. The enzyme plays an important regulatory role in a variety of cellular processes including growth and differntiation. In view of the well-establisted role of protein kinase C effector element in signal tansduction of animal systems, the posibility of diacylglycerol (DAG) and its analog 12-0-tetradecanoylphorbol -13-acetate(TPA) having an effect on auxin-induced growth of corn coleoptiles was explored. Kinetic studies of short term growth response of isolated coleoptile segments were carried out, Both DAG and TPA were found to promote cell elongation in the coleoptile tissue. Treatment of tissue with these protein kinase C-activating agents resulted in increases in the growth rate over the control by about 300％. When IAA was applied to coleoptiles pretreated with TPA, auxin effect appeared synergistic. Morever,coleoptile growth was found to be inhibited by STA and methylated TPA, both of which are known to specifically inhibit protein kinase C. Electrophoretic and autoradiographic patterns by soluble proteins from the coeoptiles indicated that either IAA or TPA tereatment resulted in increased phosphorylation of certain proteins. The results obtained from the present work suggest that protein kinase C is associated with auxin action on cell elongation in the corn coleoptile.