옥신 신호전달

옥신 신호전달은 TIR1/AFB(TRANSPORT INHIBITOR RESPONSE1/AUXIN SIGNALING F-BOX) 옥신 신호 경로와 ABP1(AUXIN BINDING PROTEIN1)의 두 개의 경로로 전달되는 것으로 알려져 있다.¹⁾ 전자는 옥신에 의한 전사조절을 하고, 후자는 세포골격을 조절하는 데 기능한다.

목차

TIR1/AFB는 SCF(Skp1-Cullin-F-box) E3 유비퀴틴 리가제 복합체의 구성분자이며, 옥신 수용체이다. 옥신의 농도가 낮을 때, 옥신 전사조절인자인 AUXIN RESPONSE FACTOR(ARF)의 활성은 Auxin/INDOLE-3-ACETIC ACID(Aux/IAA) 단백질에 의해서 저해를 받는다. 옥신의 농도가 높아지면, 옥신은 옥신 수용체 TIR1/AFB와 Aux/IAA가 옥신 공동수용체로 옥신을 인식하고, 옥신은 이 두 단백질의 결합을 가능하게 한다. 이에 따라, Aux/IAA는 TIR1/AFB를 포함하는 SCF E3 유비퀴틴 리가제 복합체에 의해 유비퀴틴화되어 분해된다. Aux/IAA의 저해에서 벗어난 ARF는 전사조절자로 기능하여 궁극적으로 옥신 반응성 유전자 전사조절에 참여한다.

TIR1/ABF 옥신 신호 경로. (출처: 한국식물학회)

ABP1 옥신 신호 경로는 TIR1/AFB 옥신 신호 경로에 비해서 상대적으로 알려진 게 적지만, 세포의 골격 및 PIN1 단백질의 위치에 관여함이 알려져 있다. ABP1은 주로 소포체에 존재하나, 일부는 원형질막 바깥쪽에 C-TERMINAL PEPTIDE-BINDING PROTEIN1(CBP1) 단백질에 결합하여 존재하는데, 이 ABP1이 옥신을 인식하여, ABP1 옥신 신호 경로를 가능하게 한다. 옥신이 존재할 때, ABP1은 세포막 인산화 효소인 TRANSMEMBRANE KINASE(TMK)와 결합한다. TMK는 ROP2-RIC4(RHO-LIKE GTPASES OF PLANTS2-ROP-interactive CRIB motif-containing protein4) 신호전달 경로를 통해서 세포골격 단백질인 액틴의 중합화를 유도하여 세포의 둥그런 돌출을, ROP6-RIC1 경로를 통해 미세소관을 재정렬하여, 세포의 함입을 일어나게 한다.

ABP1 옥신 신호 경로. (출처: 한국식물학회)

1. Enders TA, Strader LC (2015) Auxin activity: Past, present, and future. Am. J. Bot., 102: 180–196