The vacuolar processing enzyme (VPE) mutation suppresses an HR-like cell death induced by the double knockout mutant of vacuolar Ca2+-ATPases in Arabidopsis
애기장대에서 두 액포막 칼슘펌프 돌연변이에 의하여 유도되는 세포사멸 표현형의 액포수식효소(VPE) 돌연변이에 의한 억제

Hyeong-Cheol Park, Sang-Min Lee, Ho-Soo Kim, Woo-Sik Chung
2011 Journal of Plant Biotechnology  
Calcium (Ca 2+ ) signals have been implicated in regulating plant development and responses to the environmental stresses including a programmed cell death pathway. In animals and plants, cytosolic Ca 2+ signals have been involved in the activation of programmed cell death (PCD). Recently, we reported that disruption of Arabidopsis vacuolar Autoinhibited Ca 2+ -ATPases (ACAs), ACA4 and ACA11, resulted in the activation of a salicylic acid-dependent programmed cell death pathway. Although
more » ... ve studies have revealed various components of a PCD in plants, executors to directly induce PCD are well unknown. Here, we provide that the vacuolar processing enzymes (VPEs) are involved in a PCD induced by the double knockout mutant of vacuolar Ca 2+ -ATPases in Arabidopsis. The gene expression of VPE was rapidly up-regulated and the enzyme activity of VPE was increased in the double mutant plants. We also generated aca4/aca11/αvpe, aca4/aca11/γvpe and aca4/aca11/ αvpe/γvpe mutant plants. Although cell death phenotype of the double mutant plants was not completely disappeared in the triple and quadruple mutant plants, the triple and quadruple mutant plants showed to significantly delay cell death phenotype of the double mutant plants. These results suggest that the VPE is involved in the HR-like cell death in the double mutant of vacuolar Ca 2+ -ATPases in Arabidopsis. 서 론 칼슘은 동물과 식물에서 세포 내 신호전달 과정의 이차 매개체로서 발달신호와 환경변화를 감지하여 다양한 생 리학적 반응을 유발하는 중요한 기능을 수행한다. 세포 질 내의 칼슘 농도의 변화는 내부와 외부의 다양한 자극 들에 의해 유발되며, 이러한 칼슘 농도의 변화로 인해 식 물의 다양한 생리학적인 반응이 일어난다고 보고된다. (Sanders et al. 1999; Berridge et al. 2000; Lam 2000). 동물의 Ca 2+ -ATPase는 오직 원형질막에 분포해서 기능을 수행하 는 것과는 달리 식물의 Ca 2+ -ATPase는 원형질막 뿐만 아 니라 다양한 세포 내 소기관들에 위치하고 있기 때문에 이러한 세포내 소기관에서 특이적인 신호전달에 관여할 것으로 예상하고 있다 (Evans 1998; Geisler et al. 2000). 식 물에서 액포는 세포 내부의 80% 이상을 차지하고 있으 며, 칼슘을 포함하는 이온들의 주요 저장소로서 중요한 역할을 한다. 세포질은 100-200 nM 이하의 낮은 농도의 칼슘 농도를 유지하는반면, 액포는 1 mM 이상의 높은 농 도의 칼슘을 포함하고 있다. 액포는 여러 칼슘 channel들 을 통해서 세포질로 칼슘을 공급하는 역할을 한다. 또한 신호전달 후 세포질 내 낮은 농도의 칼슘을 유지하기 위 해서 액포막에 존재하는 high-affinity Ca 2+ -ATPase와 lowaffinity Ca 2+ /H + antiporter들을 통해서 세포질로부터 칼슘을 유입하는 역할을 한다 (Sze et al. 2000; Hetherington et al. 2004).
doi:10.5010/jpb.2011.38.2.169 fatcat:7quudv3w3rcgrnye6qfuotqkdy