<h2>Rubisco의 함량과 활성</h2><p>\(\mathrm{Cd}\)을 처리하여 기내 배양한 담배에서 rubisco의 함량과 활성에 미치는 질산염의 영향을 조사하기 위해, \(\mathrm{Cd}\)과 각 농도의 질산염이 함유된 배지에서 성장시킨 담배 잎으로부터 anion exchange chromatography에 의해 rubisco를 분리한 결과, 흡광도와 activity의 peak가 한 fraction에서 일치하여, 이분획을 rubisco의 함량과 활성의 측정 및 전기영동에 사용하였다.</p><p>Ishimaru 등은 벼 잎에서 rubisco, 가용성 단백질 및 질소 함량 사이의 유전적 관계를 연구하였으며, Pietrini 등은 \(\mathrm{Cd}\)에 의해 rubisco의 함량이 낮아진다고 보고하여, 이들 사이에 연관성이 있음을 알 수 있다. Rubisco의 함량은 \( 0.2 \mathrm{mM} \) \(\mathrm{Cd}\)과 \( 20 \mathrm{mM} \) 질산염에서는 \( 0.183 \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \) leaf extract, \( 40 \mathrm{mM} \)에서는 \( 0.26 \mathrm{mg} / \mathrm{ml}\), \(60 \mathrm{mM} \)에서는 \( 0.373 \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \) 로서 농도의 증가에 따라 점점 증가하다가, \( 80 \mathrm{mM} \)에서는 \( 0.48 \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \) 로서 최고값을 보였으며, \( 100 \mathrm{mM} \) 에서는 \( 0.419 \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \)로 약간 감소하였다. 이와 같이 질산염의 농도 증가에 따라 rubisco의 함량도 증가하였는데, 이는 잎의 질소 함량에 따라 rubisco의 함량이 비례적으로 증가한다는 결과와 일치한다. \( 60 \mathrm{mM} \) 이하의 농도에서 보다 \( 80 \mathrm{mM} \) 이상에서는 증가폭이 컸으며, \( 100 \mathrm{mM} \)에서는 약간 감소하였다. 이 결과는 \(\mathrm{Cd}\)에 의한 저해 효과가 질산염에 의해 회복되었음을 의미한다. \( 100 \mathrm{mM} \)은 \( 40 \mathrm{mM} \)과 \( 60 \mathrm{mM} \)에서 보다 회복 효과가 높았으며, \( 80 \mathrm{mM} \)에서 보다는 감소하였다.</p><p>Rubisco의 활성은 \( 0.2 \mathrm{mM} \) \(\mathrm{Cd}\)과 \( 20 \mathrm{mM} \) 질산염에서는 \( 0.135 \mathrm{unit}/ \mathrm{ml}\), \(40 \mathrm{mM} \)에서는 \( 0.239 \mathrm{unit}/ \mathrm{ml}\), \(60 \mathrm{mM} \)에서는 \( 0.321 \mathrm{unit}/ \mathrm{ml}\)로 점차 증가하였으며, \( 80 \mathrm{mM} \)에서는 \( 0.395 \mathrm{unit} / \mathrm{ml} \)로 최고값을 나타내었고, \( 100 \mathrm{mM} \)에서는 \( 0.342 \mathrm{unit} / \mathrm{ml} \)로 감소하였다. 이와 같이 질산염의 농도를 증가시키면 \( \mathrm{Cd} \)에 의한 저해 효과도 비례적으로 회복되었으며, \( 80 \mathrm{mM} \)에서 가장 많이 회복되었다. 이는 rubisco의 \(\mathrm{SH}\)기에 \(\mathrm{Cd}\)가 비가역적으로 결합하는 것을 질산염이 억제시켰기 때문으로 해석된다. \(\mathrm{Cd}\)은 rubisco의 active site에 존재하는 cysteine의 \(\mathrm{SH}\)기에 비가역적으로 결합하여 rubisco의 활성을 낮추는 방식으로, 칼빈회로에서 RuBP의 \( \mathrm{CO}_{2} \) 고정과정에 작용한다. 잎의 질소함량에 따라 rubisco의 활성이 비례적으로 증가한다는 보고도 있다.</p><p>Rubisco의 함량과 활성이 같은 양상을 보인 점은 rubisco의 함량 변화가 활성의 변화와 관련되어 있다는 보고로 보아 rubisco의 함량이 활성과 상호 연관되어 있음을 의미하며, 질산염의 농도가 증가함에 따라 rubisco의 함량과 활성이 모두 증가하였고, \( 80 \mathrm{mM} \)에서 최고값을 나타낸 것은, \(\mathrm{Cd}\)에 의해서는 rubisco의 합성과 활성화가 저해되고, 이 현상이 질산염에 의해서 회복되었기 때문으로 생각된다. 따라서 \(\mathrm{Cd}\)은 rubisco에 대한 negative effector로, \(\mathrm{Cd}\)에 대해 질산염은 positive effector로 작용하는 것으로 해석된다.</p><p>\(\mathrm{Cd}\)은 rubisco의 활성을 \( 60 \% \) 낮추며, 잎에 질소의 공급을 증가시키면 rubisco의 활성이 증가되나, 질소원이 결핍되면 \(\mathrm{Cd}\)에 의해 유도되는 유전자의 발현이 변화된다는 점에서 rubisco 유전자의 발현에도 영향을 미쳤을 것으로 추측된다.</p><p>\(\mathrm{Cd}\)에 의해 억제되었던 rubisco가 질산염에 의한 회복 정도를 조사하기 위하여 SDS-PAGE를 하였다. \(\mathrm{Cd}\)과 질산염의 농도를 달리한 모든 실험구의 두 band가 \( 55 \mathrm{kD} \)와 \( 15 \mathrm{kD} \)의 분자량을 가지는 large subunit와 small subunit임을 확인하였다. 또한 질산염의 농도가 증가함에 따라 두 band의 강도가 증가하여 \( 80 \mathrm{mM} \)에서 가장 강하였으며, \( 100 \mathrm{mM} \)에서는 감소하였다. 이는 rubisco의 함량과 활성을 측정하여 나타낸 Fig.4 와 5의 결과와 일치하였다.</p>
Rubisco의 함량에 따른 질산염의 농도에 따른 연구 결과에서 \( 100 \mathrm{mM} \)은 \( 80 \mathrm{mM} \)과 \( 60 \mathrm{mM} \)에서 보다 회복 효과가 높았으며, \( 40 \mathrm{mM} \)에서 보다는 감소하였어?
NO