<h1>서 론</h1><p>식물 세포의 생장과 분화는 필연적으로 세포벽 생장의 정확한 공간적 그리고 시간적 경향에 의존하며, 이러한 경향은 각각의 세포 형태를 조절하는데, 이 과정에 세포벽의 일차적인 loosening agent로서 세포벽의 주요 구조적 구성성분의 가수분해 없이 신장을 유도하는 expansin이 알려져 있다. Expansin은 세포벽의 세포벽의 신장을 유도하는 세포생장의 조절물질로서, leaf primordia의 초기 발생과 fruit softening, 식물의 생식과 세포벽 분해에 관여하며 auxin에 의해서도 발현양이 조절되는 것으로 알려져 있다. 또한 세포벽의 이차적인 loosening agent로는 endoglucanase, xylo-glucan endotransglycosylase (XET), pectinase, hydroxyl rad-ical 등이 보고 되었으며, 이중 endoglucanase는 glucan의 glucosidic bond를 가수분해하는 효소로, 이 또한 auxin에 의해 활성이 촉진되는 것으로 알려져 있다. 이러한 세포벽의 일차 그리고 이차적인 loosening agent의 활성은 세포벽 \( \mathrm{pH} \)의 변화, ligand의 분비, 그리고 기질의 분비에 의해 조절된다.</p><p>현재까지 식물체에서 동정된 expansin 유전자는 multi-gene family로 존재하며 구조적 유사성에 따라 \(\alpha\), \(\beta\), \(\gamma\), \(\delta\)의 4가지 그룹으로 나눌 수 있다. 이렇듯 다양한 expansin 유전자에 대한 기능적인 연구를 통해 expansin이 식물 호르몬에 의해 발현과 활성이 특이적으로 조절될 가능성이 제기되었으며, 그 결과 토마토의 하배축에서 LeEXPA2의 발현이 auxin에 의해 조절되며, 굴중성 자극이 있을 경우 세포신장이 활발한 부위에서 크게 증가되는 것이 알려졌다. 또한 벼의 절간 신장에 gibberellin이 expansin의 활성을 조절하며, cytokinin과 ethylene 또한 expansin의 발현을 조절하는 것으로 알려졌다. 이러한 결과는 식물의 생장과 분화를 조절하는 식물 호르몬이 신호전달 과정을 통해 최종적으로 활성발현과 변화를 유발하는 표적 단백질 중의 하나로 expansin을 이용하는 것을 의미한다.</p><p>애기장대의 expansin 유전자는 \(\alpha\)형의 expansin EXPA)이 26개, \(\beta\)형이 8개, \(\gamma\)형이 2개가 확인되었으며, 2개의 pseudo-gene을 포함해 모두 38개의 expansin 유전자가 존재하는 것으로 알려졌다. 이러한 expansin 유전자 중에서 일부의 \(\alpha\)형 expansin의 기능만이 알려졌으며, 이중 AtEXPA7과 AtEXPA18 유전자는 뿌리털에서 주로 발현하며, auxin과 eth-ylene에 의해 특이적으로 발현이 조절되어 뿌리털 발생에 관여하며, AtEXPA10 유전자는 잎의 생장과 화탁의 탈리에 관여하는 것으로 알려져 있다. 또한AtEXPA5 유전자는 뿌리에서 brassinosteroids (BRs)에 의해 발현이 특이적으로 조절되며, 뿌리의 생장에 관여하는 것으로 알려져 있다.</p><p>본 연구에서는 애기장대의 BRs-insensitive mutant를 이용하여 BRs의 신호전달 과정과 뿌리의 굴중성 작용기작과의 관계를 알아보고자 하였으며, microarray를 통해 중력자극에 의해 발현이 증가되는 것으로 알려진 AtEXPA3 유전자가 BRs의 신호전달 과정을 통해 발현되는지를 알아보고자 하였다. 또한 애기장대를 이용하여 RNA interference (RNAi)를 이용한 AtEXPA3의 knockout 돌연변이를 제작함으로써 뿌리에서의 AtEXPA3 유전자의 굴중성 반응과 함께 BRs와의 작용을 알아 보고자 하였다.</p>
세포벽의 세포벽의 신장을 유도하는 세포생장의 조절물질은 무엇인가?
Expansin