Ti 플라스미드

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Ti 플라스미드

[ Ti plasmid ]

목차

  1. 1.Ti 플라스미드(Ti plasmid) 의 정의
  2. 2.Ti 플라스미드의 구성요소
    1. 2.1.vir region
  3. 3.기작
  4. 4.참고문헌

Ti 플라스미드(Ti plasmid) 의 정의

Ti 플라스미드는 식물세포의 종양을 유발시키는(tumor-inducing) 유전자들을 포함하는 원형의 DNA로서 토양세균인 Agrobacterium tumefaciens에서 발견된다. 이 세균은 식물의 뿌리표면에 존재하지만, 이 플라스미드를 가지는 경우에는 병원성을 나타내게 된다. 이 Ti 플라스미드는 이 세균과 식물세포와의 접촉을 통해 접합의 과정을 통해 세균에서 식물세포로 이동되어 왕관혹병(crown gall disease)라는 질병을 유발시킨다. 이 플라스미드는 여러 type의 opine이라는 물질을 생산하는데, 이 opine 중에는 octopine, nopaline, succinamopine, leucinopine이 있다.

그림 1. 담뱃잎에 자란 Agrobacterium tumefaciens의 SEM 사진(7.1 마이크로미터 사이즈)(출처: GettyimagesKorea)

Ti 플라스미드의 구성요소

이 플라스미드는 ~250 kb의 크기를 가지고 있는 거대한 원형의 DNA 분자로서,

  • 플라스미드 증식 및 유지(rep),
  • 식물세포 감염(vir region),
  • 종양 환경에서의 세포의 생존(opine 대사),
  • 접합관련 유전자(tra 와 trb),
  • T-DNA(auxin, cytokinin 생산)

로 구성되어 있다

vir region

vir region은 virABCDEFG의 오페론으로 구성되어 있다.

  • virA : 손상된 식물세포로 부터 배출된 phenol 성분들에 대해 반응하는 receptor를 암호화하는 유전자이다.
  • virB : DNA 이동에 필요한 pore와 pilus와 같은 구조물을 암호화는 유전자이다.
  • virC : T-DNA의 오른쪽 가장자리에 위치해 있는 'overdrive' 서열에 부착하여 T-DNA의 절단을 돕는 enhancer로 작용한다.
  • virD1 와 virD2 : T-DNA의 양쪽 가장자리에 위치해 있는 정방향의 반복서열부분( 25 bp)을 절단하는 endonuclease를 암호화하는 유전자이다.
  • virE : T-DNA 가닥에 부착하여 nuclease로부터 보호하고, T-DNA가 식물세포막을 통과하는 통로를 만드는데 도움을 준다.

그림. octopine-type Ti 플라스미드(pTiA6) 구조Peter J. Christie & Jay E. Gordon. Microbiol Spectr. 2014. 2(6): 10.1128https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4292801/ (출처: 한국미생물학회)

기작

  1. 손상된 식물세포로부터의 신호가 VirA/VirG/ChvE sensory 시스템에 의해서 감지되어 Ti 플라스미드 유래 vir 유전자들을 활성화시킨다.
  2. 이 Vir 단백질들은 T-DNA processing, VirB/VirD4의 Type 4 secretion system(T4SS) assembly, T-DNA translocation을 진행한다.
  3. 이후 VirA/VirG는 Ti 플라스미드의 사본수(copy number)의 증가를 위해 rep 유전자들의 발현을 촉진한다.
  4. 손상된 식물세포로부터 배출된 opine이 감염한 세균의 생장에 유리하도록 opine 대사활동을 활성화한다.
  5. 또한 opine은 AHL 합성효소의 생산을 위해 필요한 TraR의 합성을 촉진하는데, 이 것은 Ti 플라스미드의 복제와 접합능을 증가시킨다.
  6. T-DNA가 식물세포로 이동한후 T-DNA의 auxin, cytokinin이 식물세포의 과도한 증식을 유발시켜 종양이 발생한다.

그림. Agrobacteriumr과 식물세포와의 신호전달체계Peter J. Christie $ Jay E. Gordon. Microbiol Spectr. 2014. 2(6):10.1128. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4292801/ (출처: 한국미생물학회)

참고문헌

집필 : 최경희/원광대학교

동의어

Ti 플라스미드, Ti plasmid