2014-09-15

Suppression of OsRAD51D results in defects in reproductive development in rice (Oryza sativa L.).

Mi Young Byun and Woo Taek Kim

The Plant Journal 79(2):256-269

2014년 6월 19일 The Plant Journal에 벼에서 DNA 수리 단백질인 OsRAD51D를 분리하여 벼 식물체 내에서의 기능을 분석한 연구 결과를 발표하였다. 이 연구 내용에 대해 아래와 같이 간략히 소개한다.

염색체 안정성의 유지는 생명체가 살아가는데 매우 중요하다. 하지만 세포는 살아가면서 DNA를 손상시키는 다양한 스트레스에 직면하게 되고, 이는 유전체적 불안정성과 세포 생존력 소실을 일으킬 수 있다. 따라서 대부분의 세포는 손상된 DNA를 즉각적으로 복구시킬 수 있는 수리 기작을 가지고 있다. 현재까지의 염색체 안정성에 관한 연구는 척추동물을 대상으로 단백질의 기능을 분석하는 내용이 주를 이루었으며 식물, 특히 단자엽 식물에서의 염색체 안정성 관련 단백질의 기능은 많이 밝혀져 있지 않았다. 본 논문에서는 벼에서 DNA 수리 단백질인 OsRAD51D를 새롭게 분리하여 그 특성을 확인하고, 벼 식물체 내에서의 기능을 규명하고자 수행한 연구 결과에 대하여 서술하였다. RAD51 paralog의 일종인 RAD51D는 DNA 수리 기작 중 하나인 homologous recombination (HR) 반응에서 매개 단백질로 작용하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 세 개의 OsRAD51D splicing variants를 분리하였고, 이 중 OsRAD51D.1이 벼에 존재하는 다른 OsRAD51 paralog 단백질과 상호작용을 하는 것을 밝혔다. OsRAD51D가 망가진 돌연변이 벼 식물체의 생장시기 발달은 야생종 벼와 차이가 없지만, 생식시기에는 꽃 기관의 발달에 결함이 있는 표현형을 나타내었고 종자도 맺지 못하였다. osrad51d의 불임 표현형이 염색체의 불안정성에 의한 것인지 살펴보고자 세포유전학적 분석을 수행한 결과, 감수분열에서 osrad51d 돌연변이의 meiocyte는 정상적인 상동염색체 접합을 이루지 못하는 것을 관찰할 수 있었다. 돌연변이 식물체의 화분모세포는 조각난 형태의 염색체를 나타내었고, 그 결과 비정상적인 화분을 생성하였다. osrad51d 돌연변이 식물체는 야생종 식물체보다 텔로미어 길이가 길어졌고, heterozygous와 Ubi:RNAi-OsRAD51D 발현감소 식물체는 homozygous 식물체와 야생종의 중간의 표현형을 나타내었다. 이 논문을 통하여 벼의 염색체 안정성 관련 단백질인 OsRAD51D이 벼 식물체의 생식 기관 발달과 염색체의 안정적 유지에 중요한 기능을 담당하고 있음을 밝힐 수 있었다.