굴중성 초기 단계에서의 Brassinosteroids의 효과와 Protein Kinase Activity의 변화

Abstract

옥수수(Zea mays L.)뿌리에서 굴중성 초기 단계에서의 Brassinolide(BL)의 효과와 protein kinase activity를 조사하였다. BL에 의한 굴중성 촉진효과와 옥신과의 관련성을 알아보기 위해, 옥신 작용 억제제(PCIB)와 옥신 수송 억제제(NPA와 TIBA)를 처리했을 때 BL에 의한 굴중성 촉진효과가 완전히 사라졌다. 그러므로 BL에 의한 굴중성 촉진효과는 옥신이 존재할 때 나타난다는 것을 확인 할 수 있었다. 굴성 반응의 초기 kinetics와 presentation time측정을 통해 BL에 의한 굴중성 촉진효과는 아주 초기단계에서부터 나타나며 시간이 지남에 따라 그 증대효과가 커지고, 중력자극 후 반응이 일어나기까지의 시간이 BL에 의해 짧아지며 적은 양의 중력자극에도 뿌리가 굴중성 반응을 보인다는 것을 알게 되었다. 따라서, 굴중성 반응에서의 BL효과가 신호 전달 체계내의 단백질 인산화 과정과 관련될 가능성이 있음을 알 수 있었다. Protein kinase inhibitors(STA, H-89)을 처리했을 때 BL에 의한 굴중성 촉진효과가 사라졌다. 이러한 뿌리의 굴중성 반응과 단백질 인산화의 관련성에 대한 간접적인 증거를 근거를 토대로 직접적인 증거를 얻기 위해 in gel kinase assay를 시행하였다. 그 결과, 중력자극에 의한 42-kD protein kinase activity가 관찰되었다. 기질이 없거나 myelin basic protein 그리고 histone type III-S 등을 기질로 하였을 때, 중력을 받은 윗부분(upper)과 아랫부분(lower)의 protein kinase activity의 차이가 보였고, 그 차이는 myelin basic protein을 기질로 한 경우 가장 컸다. 또한 초기 중력 감지단계(1.5 분)와 중력 반응단계(30 분)사이의 protein kinase activity의 차이도 관찰되었다. 더 나아가, phosphoamino acid 분석 등을 통해 42-kD protein kinase의 성격을 파악할 수 있을 것이다.;Exogenously applied brassinolide(BL) increased gravitropic curvature in maize (Zea mays) primary roots. The interactive effect between BL and IAA was completely diminished by treatment of p-chlorophenoxy isobutric acid, an auxin action antagonist. The activation of the gravitropic response by BL in the absence of IAA was nullified by application of 2,3,5-triiodobenzoic acid and naphthyl phthalamic acid, polar auxin transport inhibitors. The data indicate that brassinosteroids (BRs) might be involved in auxin-mediated process for the gravitropic response. We have investigated the effect of BL on an early graviresponding step and gravity-induced protein kinase activities. The early graviresponding kinetics and the measurement of the presentation times observed that the activation of the gravitropic response by BL initiated from an early graviresponding step and the activation of the gravitropic response was increased as time went on. Thus, BL shortened a latent period of gravitropic curvature and the prima ry roots of maize by application of BL responded to small gravistimuli. These findings suggested that BL may be involved in the gravity-signal-transduction pathway and let us to examine the interactive effect between the effect of BL and protein phosphorylation in signaling events. The activation of the gravitropic response by BL was diminished by application of staurosporin and H-89, protein kinase inhibitors. On the basis of these indirect data, in gel kinase assays were used to determine whether gravity-induced protein kinase associated with the elongation zone of the primary root could be identified. In the absence of protein kinase substrate, histone type III-S and myelin basic protein, the 42-kD protein kinase activities were detected. In addition, the extent of the phosphorylation detected at 42-kD was different between upper and lower of elongation zone and was observed highly at myelin basic protein. Further research efforts will focus on identification of the 42-kD, gravity-stimulated protein kinas e and on characterizing other activities identified in these assays.