<p>UBQ는 multigene family로서 여러 식물 종에서 매우 높은 아미노산 서열의 보존성을 보이며, 세포 내에서 단백질의 분해 등을 비롯한 여러 작용에 관여한다. UBQ 유전자들은 대부분의 조직에서 다량으로 발현되므로, 식물 유전자의 과발현에 유용한 프로모터로 사용되고 있다. 애기장대에는 14 개의 UBQ 유전자들이 보고되어 있으며, 그 중 UBQ3, UBQ10, UBQ11 세 유전자는 대부분의 조직에서 지속적으로 발현되고, 5'-untranslated region (5'-UTR)의 같은 위치에 존재하는 인트론은 유전자 발현 조절에 있어서 양적인 부분에 관여하고 있다고 알려져 있다. 이 중 UBQ10 유전자의 프로모터는 식물체 유전자의 과발현에 널리 이용되고 있다.</p><p>유전자의 발현 억제 식물체의 경우 기존의 연구를 통해서 확보된 돌연변이체를 이용하거나, 발현 억제용 벡터를 제조하여 이를 형질전환시켜 만들 수 있다. 최근에 T-DNA의 무작위 삽입 돌연변이체를 대량으로 제작하여 knock-out 돌연변이체 집단을 확보하고 삽입된 T-DNA의 주변 서열을 확인하여 데이터베이스를 만듦으로써, 다양한 유전자들에 대한 돌연변이체 확보가 매우 용이해졌다. 한편, 특정 유전자의 발현을 억제하고자 할 경우엔 antisense나 RNA interference (RNAi) 벡터를 주로 사용하고 있는데, antisense 방법의 경우 유전자 발현 억제의 효율이 낮은 경우가 많아 RNAi 방법을 더 흔히 사용하고 있다.</p><p>RNAi 방법은 최근에 많은 연구 결과가 보고되고 있는 mi-cro RNA (miRNA)나 small interfering RNA (siRNA)에 의 한 gene silencing 원리를 이용한다. miRNA나 siRNA에 의한 gene silencing에서 관찰되는 이중 가닥 RNA는 RNA에 특이적인 서열을 가지는 유전자의 발현을 전사 후 과정에서 억제함으로써 특정 유전자의 발현을 억제할 수 있다. 이를 이용해 발현을 억제시키고자 하는 유전자의 이중 가닥 RNA가 만들어질 수 있는 벡터를 제조하고 식물체에 형질전환시켜 특정 유전자의 발현이 억제된 형질전환체를 제조할 수 있다. 식물에서 RNAi를 이용한 gene silencing은 hairpin 구조를 형성하는 RNA (hpRNA)를 발현시키는 벡터를 제작하여 식물에 형질전환하는 방법으로 이루어지고 있다. hpRNA-생산 벡터의 구조를 살펴보면, 목표 유전자 서열의 전체 또는 일부가 자신과는 관계없는 spacer 서열을 사이에 두고 역으로 반복되어 있으며, 이때 역반복 서열 사이의 spacer로 인트론 서열을 사용하였을 경우 형질전환 식물체에서 gene silencing이 거의 \( 100 \% \) 에 가깝게 나타날 정도로 그 효율이 매우 높다고 보고되어 있다. 또한 형질전환을 통해 돌연변이체를 제작하는데 있어서 표현형이 안정적으로 다음 세대까지 이어지는 것도 매우 중요한데, hpRNA-유도적 RNAi는 애기장대에서 5 세대 까지도 충분히 안정적이라고 보고되어 있으며, 벼에서도 LGC-1 (Low Glutelin Content-1) 유전자의 RNAi 돌연변이 라인은 20 세대가 지나도 안정적으로 돌연변이 형질을 나타낸다고 알려져 있다. RNAi 벡터의 경우 hpRNA 합성을 위한 부위를 서브클로닝 벡터에 클로닝 하여 사용하는 것이 유리할 수 있는데, hpRNA 부위를 클로닝 한 후 이를 형질전환 대상 식물체에 따라 쌍자엽식물 또는 단자엽식물 과발현 벡터로 옮기면 되기 때문이다.</p><p>쌍자엽식물의 형질전환에는 Agrobacterium을 매개로 하는 방법이 주로 이용되며, 이를 위해 식물 발현용 binary 벡터가 사용된다. 하지만 기존에 binary 벡터로 널리 이용되는 pBIN19이나, pGA482, pGA492 등은 크기가 크고, 벡터의 서열이 완전히 알려져 있지 않으며, 다중 클로닝 부위(multi cloning sites, MCS)의 제한효소 서열도 충분치 않고, 박테리아 내에 low copy로 존재하는 등 원하는 유전자의 클로닝에 어려움이 있는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위한 binary 벡터로 pPZP binary 벡터들이 개발되었는데, 이들 벡터들은 크기도 일반적인 binary 벡터에 비해 상대적으로 작고, 박테리아 내에서 high copy로 존재하며, MCS에 다양한 제한효소 서열을 가지고 있고, 벡터 전체의 서열도 제공되는 등의 장점을 가지고 있다. 이런 장점을 이용하여 pPZP 벡터를 골격으로 하는 식물체 과발현용 벡터를 제작하여 특정 유전자를 과발현 시킨 연구 결과가 보고된 바 있으나, 이러한 경우에도 제조된 과발현 벡터의 효율성을 분석한 경우는 거의 없고, 특히 서로 다른 프로모터를 포함하는 pPZP 과발현용 벡터들의 효율성을 비교, 분석한 연구 결과는 보고된 바가 거의 없다.</p><p>본 연구에서는, pPZP211 벡터를 골격으로 하고 CaMV 35S 프로모터와 애기장대의 UBQ3, UBQ10 프로모터를 이용하여 쌍자엽식물에서의 유전자 과발현을 위한 벡터를 제조하여 확인하였고, 아울러 유전자 발현 억제에 사용될 수 있는 RNAi 벡터의 골격을 제조하여 그 효과를 조사하였다.</p>
다유전자군으로서 여러 식물 종에서 매우 높은 아미노산 서열의 보존성을 보이는 이것은 뭐야?
UBQ