게놈

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 10165(2022) 이 기사 인용

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C2H2 징크핑거 단백질(C2H2-ZFP) 유전자군은 환경 스트레스 및 식물의 여러 기타 생물학적 과정에 반응하여 중요한 역할을 합니다. 인삼은 아시아와 북미에서 재배되는 귀한 약초이다. 그러나 인삼에서 C2H2-ZFP 유전자 계열과 그 기능에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 여기에서 우리는 인삼에서 PgZFP 유전자 계열로 정의되는 115개의 C2H2-ZFP 유전자를 식별했습니다. 이는 5개 그룹으로 분류되었으며 8개의 보존된 모티프가 특징이며 각 유전자에는 그 중 1~6개가 포함되어 있습니다. 패밀리 유전자는 17개의 유전자 온톨로지 하위 카테고리로 분류되며 다양한 생물학적 과정에 반응하는 수많은 조절 요소를 갖고 있어 기능적 차별화를 시사합니다. 115개의 PgZFP 유전자는 종자 설정 단계에서 228개의 전사체로 접합되었으며 조직, 발달 단계 및 유전자형에 따라 발현이 극적으로 다양했지만 공동 발현 네트워크를 형성하여 기능적 상관 관계를 시사합니다. 또한, 염 스트레스에 대한 식물 반응에 적극적으로 관여하는 유전자군에서 PgZFP31, PgZFP78-01, PgZFP38 및 PgZFP39-01의 4개 유전자가 확인되었습니다. 이러한 결과는 PgZFP 유전자 계열의 기원, 분화, 진화 및 기능에 대한 새로운 지식과 인삼 및 기타 식물 종에서의 C2H2-ZFP 유전자 연구 및 응용을 위한 새로운 유전자 자원을 제공합니다.

인삼은 귀중한 약초로서 인류의 건강식품, 의약품, 화장품 등에 널리 활용되어 왔습니다. 주요 생리 활성 성분인 진세노사이드는 여러 유형의 암을 예방, 억제 및 치료하는 것으로 나타났습니다1,2,3. 따라서 최근 인삼 게놈 연구가 광범위하게 추진되고 있다. Xu 등4은 인삼 게놈의 초안을 보고했습니다. Kim 등은59,352개의 유전자가 확인된 또 다른 유전자형에 대한 인삼 게놈 초안을 발표했습니다. 최근 Wang 등6은 세 번째 유전자형에 대한 인삼 게놈의 염색체 크기 어셈블리를 보고했으며, 이로부터 65,913개의 유전자가 확인되었습니다. Wang 등7은 14개 조직에서 발현된 4년생 인삼 식물의 전사체 서열을 분석하고, 130,557개 유전자 모델에서 접합된 248,992개 전사체 고유 유전자를 조립하고 14개 조직에서 그 발현을 정량화했습니다. 이러한 게놈 및 전사체 자원은 인삼 연구 및 육종에 중요한 유전자의 게놈 전체 식별 및 특성화를 위한 유용한 도구를 제공했습니다.

C2H2 징크핑거 단백질(ZFP) 유전자군은 비생물적 및 생물적 스트레스에 대한 식물 반응, 식물 성장 및 발달, 호르몬 신호 전달에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, Arabidopsis C2H2-ZFP 유전자인 ZAT18의 과발현은 가뭄 내성을 향상시켰습니다8. C2H2 전사 인자를 암호화하는 벼 bsr-d1 유전자는 질병 저항성과 벼 도열병에 대한 면역력을 증가시켰습니다9. 토마토 SlZFP2 유전자는 과일 발달 중 ABA 생합성 조절에 참여하여 개화 조절기의 전사 억제를 통해 과일 발달을 억제합니다. C2H2-ZFP 유전자 계열은 염분 스트레스에 대한 식물 반응에 적극적으로 참여하는 것으로 보고되었으며, 이는 작물 생산에 중요합니다11. 토마토 C2H2-ZFP 유전자인 SlZF3의 발현은 식물 내염성을 향상시켰습니다12. Arabidopsis에서 Zoysia japonica ZjZFN1의 발현은 종자 발아, 염 스트레스에 대한 식물 적응성 및 염 스트레스 조건 하에서 녹색 자엽의 비율을 향상시켰습니다13. Arabidopsis의 AZF와 STZ 유전자는 전사 억제 활성을 갖고 있어 염분 스트레스에 반응합니다. 쌀의 OsZFP213 유전자는 OsMAPK3과 상호작용하여 내염성을 향상시키는 것으로 나타났습니다15. 대두와 애기장대에서 GmZAT4는 PEG와 NaCl 스트레스 내성과 ABA 반응에 중요한 역할을 했습니다.