고추의 Cinnamate 4-Hydroxylase 및 4-Coumarate CoA Ligase 유전자의 염기서열 비교분석 = Comparative Analysis of Nucleotide Sequences of Cinnamate 4‐Hydroxylase and 4-Coumarate CoA Ligase gene in Red Hot Pepper

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 고추의 매운맛 성분인 capsaicinoid를 합성하는 주요 pathway인 general phenylpropanoid pathway의 두 번째와 마지막 단계에 관여하는 c4h와 4cl유전자를 분리하여 염기서열을 확인한 결과 3종류의 c4h cDNA 단편 즉 pc4h1, pc4h2, pc4h3, ca4cl1, ca4cl2를 각각 확보하였으나 pc4h3와 ca4cl2는 각각 N-terminal coding region이 절단되어 소실된 부분적인 단편인 것으로 확인되었다. pc4h1(1,775 bp)와 pc4h2(1,655 bp)는 공히 505개의 아미노산으로 구성된 peptide를 암호 하는 full length의 ORF를 갖추고 있었으며, ca4cl1은 1956 bp로서 576개의 아미노산을 암호 하는 것으로 조사되었다. 특히 각각의 염기서열로부터 환산된 아미노산 서열을 다른 식물 종에서 분리한 것과 비교한 결과 PC4H1과 PC4H2와는 95.8 %의 유사성을 나타내어 거의 동일한 유전자인 것으로 조사되었으며 대부분의 다른 식물종에서 분리한 C4H와는 80% 이상의 높은 상동성을 나타내었으나 Citrus sinensis C4H1과 Phaseolus vulgaris C4H 와는 단지 59%에서 62%정도의 낮은 상동성을 나타내었다. 한편 CA4CL은 다른 식물종과 비교한 결과 보다 담배와는 90%의 상동성을 보였으나 단자엽인 벼와는 57.7%의 낮은 상동성을 보여 다양성이 높은 것으로 나타났다. 한편 C4H는 N trminal (약20～30)과 C terminal (약450～470)에 hydrophobic 한 아미노산이 연속적으로 나타나는 반면 4CL은 중간부위ㅔ 보다 소수성이 높은 영역이 존재하는 것으로 조사되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the fruits of red hot pepper(Capsicum annuum L.), capsaicinoid compounds are synthesized through the two step pathways, acyl CoA formation and condensation with vanillylamine that are synthesized by phenylpropanoid pathway. Three different cDNA clones for c4h and two for 4cl gene involved in the general phenylpropanoid pathway were isolated from red hot pepper and designated as pc4h1, pc4h2, pc4h3, ca4cl1, and ca4cl2, respectively. The nucleotide sequence analyses revealed that pc4h1(1,755 bp), pc4h2(1,655 bp) and ca4cl1(1,956 bp) encode 505 amino acids peptide for C4H and 576 amino acids peptide for 4CL enzymes, respectively. However, pc4h3 and ca4cl2 were identified to be partial fragments truncated at the N-terminal coding region. The alignment of deduced amino acid sequences with other known plant C4Hs and 4CLs indicate that the two pepper C4Hs are highly homologous to most of other plant C4Hs (over 80% identical) but only 59 to 62 % similarities were observed with Citrus sinensis C4H1 and Phaseolus vulgaris C4H, respectively. Much more divergencies were observed within plant 4CLs; CA4CL1 showed 90% (Nicotiana tobaccum) to 57.7% (Oryza sativa) similarities. In addition, the result of phylogenic tree analysis and hydrophobicity profiles revealed that both pepper C4Hs contain a typical hydrophobic N-terminal transmembrane domain (20-30 aa) as a signal for the retention in the endoplasmic reticulum as well as C-terminal region (450-470 aa) but 4CLs contain hydrophobic region in the middle of peptide.