Functional characterization of 3-ketoacyl-CoA synthase 17 involved in the synthesis of very long chain fatty acids in Arabidopsis thaliana
- 주제어 (키워드) Cuticular waxes , 3-Ketoacyl-CoA synthase , Membrane lipids , Seed coats , Very long chain fatty acids , 장쇄 지방산 , 3-케토 아실 코에이 신세이즈 , 큐티클 왁스 , 막지질 , 종피
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 서미정
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 생명과학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000070157
- UCI I804:11029-000000070157
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Very long chain fatty acids (VLCFAs) are fatty acids with carbon chains of 20 or more carbons and are the precursors for the synthesis of membrane and extracellular lipids. 3-ketoacyl CoA synthase (KCS) catalyzes the transfer of C2 units from malonyl-CoA to acyl-CoA, which is in the first rate-limiting step in VLCFA synthesis. Although the roles of several Arabidopsis KCS isoforms have been reported, many of them remain to be understood. In this study, the expression, subcellular localization, and functional characteristics of KCS17 isoform were investigated. Arabidopsis plants expressing the KCS17pro:GUS showed predominant GUS expression in seed coats, petals, and premature pollens. The expression of KCS17:eYFP in Arabidopsis plants transformed with the KCS17pro:KCS17:eYFP was observed in outer integument1 of seed coats. The KCS17:eYFP signal was detected in the endoplasmic reticulum of tobacco epidermis. Fatty acid analysis showed that the levels of C22 fatty acids were decreased by about 58% and 56% and the levels of C24 fatty acids were decreased about 23% and 13%, respectively in kcs17-1 and kcs17-2 mutants compared to WT , respectively. The amounts of all cuticular wax components except C26 and C28 aldehydes were remarkably reduced in kcs17-1 and kcs17-2 seed coats relative to WT, and total loads were reduced by approximately 28% and 20% in kcs17-1 and kcs17-2 mutant seeds compared to WT, respectively. But seed coats of kcs17 mutants were not permeable to tetrazolium salt. These findings indicate that KCS17 is involved in the elongation of longer than C20 VLCFAs, which are constituents of membrane lipids in flowers and cuticular waxes in seed coats.
more초록 (요약문)
장쇄 지방산은 탄소수가 20개 이상인 지방산이며 막지질과 세포 외 지질의 생합성을 위한 전구체 역할을 한다. 3-ketoacyl CoA synthase (KCS)는 malonyl-CoA로부터 탄소 2개를 acyl-CoA로 옮기는 반응을 촉매하는 효소이며, 이러한 반응은 장쇄 지방산 생합성의 첫 번째 rate-limiting 단계이다. 애기장대에서 몇몇 KCS 동형단백질들의 기능이 이미 알려진 바 있지만, 그들 중 대부분은 앞으로 기능이 밝혀져야 한다. 본 연구에서는 현재까지 기능이 밝혀져 있지 않은 KCS17 유전자의 발현, KCS17 단백질의 세포 내 소기관 위치, 그리고 기능에 대한 분석이 수행되었다. KCS17pro:GUS가 도입된 애기장대 형질전환체에서 GUS 발현은 종피, 꽃잎, 그리고 덜 성숙한 꽃가루에서 확인되었다. KCS17pro:KCS17:eYFP가 도입된 애기장대 형질전환체에서의 KCS17:eYFP의 발현은 발달종자의 종피 내에 있는 outer integument1에서 확인되었다. 형질전환된 담뱃잎에서 관찰한 KCS17:eYFP 발현은 담뱃잎 표피세포의 소포체에서 나타났다. 이 후, 야생형, kcs17-1, 그리고 kcs17-2 돌연변이체의 꽃을 이용해 지방산 분석을 하였을 때, kcs17-1 돌연변이체는 야생형에 비해 C22:0와 C24:0 지방산의 양이 각각 약 58%, 23% 적게 확인되었고 kcs17-2 돌연변이체는 야생형에 비해 C22:0와 C24:0 지방산의 양이 각각 약 56%, 13% 적게 확인되었다. 두 돌연변이체와 야생형 식물의 종자에서 왁스를 추출하여 Gas chromatography를 수행한 결과, C26와 C28 알데하이드를 제외한 모든 왁스 성분이 돌연변이체에서 야생형에 비해 적게 관찰되는 것을 확인할 수 있었으며, 전체함량은 kcs17-1, kcs17-2 돌연변이체에서 각각 28%, 20% 감소한 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 이러한 돌연변이체 종자의 tetrazolium salt에 대한 투과성은 야생형과 차이가 나지 않는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 KCS17은 꽃에 있는 막지질과 종피에 있는 왁스에서 필요한 탄소수가 20개 보다 많은 장쇄 지방산을 만드는 반응에 관여하는 효소임을 밝혔다.
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