안녕하세요, 식물을 사랑하는 여러분! Systemin의 공급업체로서 저는 이 나쁜 펩타이드가 식물에서 어떻게 작용하는지 탐구하는 데 상당한 몫을 했습니다. 잘 모르는 사람들을 위해 설명하면 Systemin은 식물 방어 메커니즘의 핵심 역할을 합니다. 그것은 식물이 공격을 받을 때 신호를 보내는 작은 장군과 같습니다.
그럼, Systemin이 식물에서 어떻게 조절되는지 살펴보겠습니다. 우선, 모든 것은 생산에서부터 시작됩니다. Systemin은 더 큰 전구체 단백질인 prosystemin에서 파생됩니다. 식물이 잎을 갉아먹는 곤충이나 침입하려는 병원균과 같은 일종의 스트레스에 직면하면 프로시스테민을 담당하는 유전자가 활성화되기 시작합니다.
유전자 수준의 조절은 매우 복잡합니다. 작용하는 전사 인자가 많이 있습니다. 이것은 유전자의 온-오프 스위치와 같습니다. 그들은 호르몬 수준의 변화나 식물 환경의 특정 화학 물질의 존재와 같은 스트레스 신호를 감지할 수 있습니다. 예를 들어, 잘 알려진 식물 호르몬인 자스몬산(jasmonic acid)은 프로시스테민(prosystemin) 유전자의 발현에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 자스몬산 수치가 올라가면 프로시스테민 유전자가 전구체 단백질을 대량 생산하기 시작하는 것은 마치 청신호와 같습니다.
프로시스템민이 만들어지면 활성 시스테민 펩타이드로 가공되어야 합니다. 이것이 프로테아제가 들어오는 곳입니다. 프로테아제는 단백질을 더 작은 조각으로 자르는 효소입니다. 프로시스템민의 경우 특정 프로테아제가 단백질의 특정 부위를 인식하고 이를 절단하여 시스테민을 방출합니다. 이러한 프로테아제의 조절은 매우 중요합니다. 지나치게 활성화되면 식물의 다른 중요한 단백질을 절단할 수 있으며, 활성화가 부족하면 시스테민이 충분한 양으로 생산되지 않습니다.
이제 Systemin이 식물을 통해 어떻게 퍼지는지 이야기해 보겠습니다. 일단 출시되면 Systemin은 그냥 가만히 있지 않습니다. 체계적인 방어 대응을 시작하려면 공장의 다른 부분으로 이동해야 합니다. 이는 식물의 관다발 시스템을 타고 이를 수행합니다. 영양분과 신호를 운반하는 식물의 고속도로와 같은 체관부는 시스테민의 주요 경로입니다.
하지만 애초에 그것이 어떻게 체관부로 들어가나요? 운송업자가 참여하고 있습니다. 이들은 시스테민을 세포막을 통해 체관부로 이동할 수 있는 특수 단백질입니다. 이러한 운송업자의 활동도 규제됩니다. 온도 및 습도와 같은 일부 환경 요인은 이러한 운반체의 기능에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 너무 더우면 운송 수단이 효율적으로 작동하지 않을 수 있으며 Systemin은 공장 전체에 빠르게 퍼지지 않습니다.
Systemin이 목적지 세포에 도달하면 특정 수용체에 결합해야 합니다. 이 수용체는 세포의 문지기와 같습니다. 그들은 Systemin을 인식하고 세포 내부에서 일련의 이벤트를 시작합니다. 이를 신호 전달 경로라고 합니다. Systemin이 수용체에 결합하면 다른 단백질에 인산염 그룹을 추가할 수 있는 효소인 키나아제 전체가 활성화됩니다. 이 인산화 과정은 이들 단백질의 활성을 변화시키고 방어에 관여하는 유전자의 활성화로 이어질 수 있습니다.
Systemin 규제의 정말 멋진 점 중 하나는 피드백 루프입니다. 방어 대응이 시작되면 발전소는 언제 이를 꺼야 하는지 알아야 합니다. 방어 메커니즘이 지속적으로 켜져 있으면 식물의 자원이 낭비될 수 있습니다. 따라서 부정적인 규제자가 작용합니다. 이는 Systemin의 생성, 신호 전달 경로의 활성 또는 방어 관련 유전자의 발현을 억제할 수 있습니다.
이제 잠시 우회하여 식물 신호 전달의 세계와 관련된 몇 가지 다른 펩타이드를 언급해 보겠습니다.PTH (53 - 84) (인간)흥미로운 펩타이드입니다. 이는 주로 인간의 생리학과 관련되어 있지만 일부 연구에서는 식물과 동물의 펩타이드 신호 전달 경로 사이의 잠재적 혼선을 암시했습니다. 마찬가지다TRH - 강화 펩타이드. 식물에 관한 논의에서는 어울리지 않는 것처럼 보일 수도 있지만, 펩타이드의 세계는 놀라움으로 가득 차 있습니다. 그리고단백질 키나제 C (19 - 36)키나제는 Systemin 신호 전달 경로에서 큰 역할을 하기 때문에 중요합니다.
그렇다면 왜 이 모든 것에 관심을 가져야 합니까? 글쎄, 농업이나 식물 연구에 종사하고 있다면 Systemin이 어떻게 규제되는지 이해하면 몇 가지 주요 이점을 얻을 수 있습니다. 식물의 자연 방어 메커니즘을 강화하는 방법을 개발할 수 있습니다. 즉, 화학 살충제의 필요성이 줄어듭니다. 이는 환경뿐만 아니라 수익에도 도움이 됩니다.
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결론적으로, 식물에서 시스테민의 조절은 흥미롭고 복잡한 과정입니다. 유전자 발현부터 신호 전달 및 피드백 루프까지 모든 단계가 엄격하게 제어됩니다. 그리고 우리가 이에 대해 계속해서 더 많이 배우면서 식물 건강을 개선할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다. 자, 계속 탐구하고 이 놀라운 펩타이드에 대해 또 무엇을 발견할 수 있는지 살펴보겠습니다.
참고자료:
- 캘리포니아주 라이언(2000). Systemin 신호 전달 경로: 식물 방어 유전자의 차등 활성화. 식물병리학 연례 검토, 38(1), 425 - 445.
- Schilmiller, AL, & Howe, 조지아(2005). Systemin: 식물 방어를 위한 모바일 신호. 현재 생물학, 15(11), R433 - R435.
- Wasernack, C., & Hause, B. (2013). Jasmonates: 식물 스트레스 반응, 성장 및 발달에서의 생합성, 인식, 신호 전달 및 작용. 업데이트. 식물학 연대기, 111(7), 1021 - 1058.