배(Pyrus pyrifolia N.)에서 NAD+-dependent sorbitol dehydrogenase (NAD-SDH)와 Sorbitol-6-phosphate dehydrogenase (S6PDH) cDNA의 클로닝 및 발현 = cDNA Cloning and Expression pattern of NAD+-dependent sorbitol dehydrogenase (NAD-SDH) and Sorbitol-6-phosphate dehydrogenase (S6PDH) from pear (Pyrus pyrifolia N.)

국문 초록 (Abstract)

배, 사과, 복숭아 등과 같은 장미과(Rosaceae) 식물은 광합성의 산물로서 sucrose보다는 주로 sorbitol을 합성하고, 이를 과실 등의 수용부위에 전달한다. 따라서 배와 같은 장미과 식물에서 sorbitol의 합성 및 분해는 매우 중요하다. 잎에서 sorbitol의 합성에 관여하는 핵심효소는 S6PDH (sorbitol-6-phosphate dehydrogenase)이고, 과실에서 sorbitol를 fructose로 전환에 관여하는 핵심효소는 NAD-SDH (NAD+-dependent sorbitol dehydrogenase)이다.
배의 성숙과정에 따른 당도 변화를 유전자 수준에서 연구하기 위해 신고와 황금으로부터 S6PDH와 NAD-SDH cDNA를 클로닝 하였다. 황금과 신고로부터 클로닝한 S6PDH cDNA는 311개의 아미노산으로 구성된 S6PDH를 암호화하고 있었으며, 아미노산 서열에서 품종 간 변이는 보이지 않았다. NAD-SDH cDNA는 344개 아미노산으로 구성된 폴리펩티드를 암호화 하고 있었다. BLASTX를 이용한 검사결과 이 cDNA는 5′-방향에서 약 28개의 아미노산이 절단된 것으로 판단된다.
배 과육에서의 sucrose, glucose, fructose의 함량은 성숙기에 따라 증가하였으며, sorbitol은 감소하는 경향을 보였다. 동일 기간에 채집한 추황의 잎에서 S6PDH와 NAD-SDH의 발현을 RT-PCR을 통하여 살펴본 결과, NAD-SDH의 발현은 성숙기로 갈수록 증가하였고, S6PDH의 발현은 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과는 sorbitol의 감소가 S6PDH의 감소보다는 NAD-SDH의 증가에 의한 것임을 보여준다. 그리고 배 과육의 성숙 기간 동안 NAD-SDH는 전사수준에서 발현이 조절됨을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Sorbitol is the primary product of photosynthesis and the major translocation form of photosynthate in many species of Rosaceae including pear and apple. Therefore biosynthesis and breakdown of sorbitol is an important part in carbohydrate metabolism in pear. In biosynthesis of sorbitol, sorbitol-6-phosphate dehydrogenase (S6PDH) plays a key role in pear leaves. NAD-dependent sorbitol dehydrogenase (NAD-SDH) mediates conversion of sorbitol to fructose in fruit. We isolated cDNAs encoding S6PDH and NAD-SDH from two pear cultivars, Pyrus pyrifolia N. cv Hwangguem and P. pyrifolia N. cv Niitaka, respectively. S6PDH cDNA is encoding a polypeptide consist of 311 amino acid residues. There is no amino acid sequence variation between two cultivars. NAD-SDH cDNA encodes a 344 amino acid polypeptide. Blastx results suggest that 28 amino acids are truncated at N-terminal region of this polypeptide. Analysis of free sugar in fruit show that sucrose, glucose and fructose are increased in the period of fruit maturation, but sorbitol is reduced at the same period. We check the expression level of S6PDH and NAD-SDH gene in leaves by real-time RT-PCR. RT-PCR results show that transcripts of the NAD-SDH gene are increased, but S6PDH transcript does not show significant variation at the same period. These results suggest that reduction of sorbitol may be caused by increase of NAD-SDH rather than decrease of S6PDH. These data also indicate that the expression of NAD-SDH is controlled at transcript level.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = 1
• 그림차례 = 3
• 표차례 = 5
• 약어 = 6
• 국문초록 = 7
• 서론 = 9
• 재료 및 방법 = 13
• 1. 실험재료 = 13
• 1) 식물재료 = 13
• 2) Bacteria 및 vector = 13
• 2. Bacteria 형질전환 = 14
• 3. Total RNA 추출 = 14
• 4. Total genomic DNA 추출 및 enzymatic digestion = 15
• 5. 당도 조사 = 15
• 6. NAD-SDH 및 S6PDH의 cDNA 클로닝 = 15
• 1) Primer 제작 = 15
• 2) 5′-RACE 및 3′-RACE = 16
• 7. 염기서열 결정 및 분석 = 16
• 8. NAD-SDH 및 S6PDH 유전자의 발현조사 = 17
• 결과 및 고찰 = 18
• 제 1 장 Total RNA 추출 = 18
• 제 2 장 Total genomic DNA 추출 = 19
• 제 3 장 당도 조사 = 21
• 제 4 장 NAD-SDH 및 S6PDH의 cDNA 클로닝 = 23
• 1. Primer 제작 및 PCR = 23
• 2. 5′-RACE 및 3′-RACE = 30
• 3. Full length cDNA의 클로닝 = 33
• 제 5 장 NAD-SDH 및 S6PDH의 발현조사 = 39
• 참고문헌 = 43
• 영문초록 = 47
• 감사의글 = 49