꽃의 색소합성에 관여, 꽃의 색상을 어둡게 하는 새로운 단백질

꽃의 많은 안토시아닌이라는 색소에 의해 장식되어 있습니다. 이 안토시아닌을 생산하는 효율을 높이고, 꽃의 색상을 어둡게하는 새로운 단백질을  발견했습니다. 안토시아닌은 적색에서 청색을 나타내는 색소에서 꽃과 과일에 포함되어 있습니다. 또한 안토시아닌은 플라보노이드라고 불리는 폴리 페놀의 일종으로 항산화 작용이 잘 알려져 있습니다. 꽃의 색 농도는 안토시아닌이 포함된 양에 의해 결정되고, 많이 포함 될수록 색이 짙어 선명하게됩니다. 꽃의 발색기구의 해명을 목표로 연구 그룹은 우선 나팔꽃을 사용하여 연구를 진행했습니다.

 

나팔꽃은 돌연변이가 일어나기 쉬운 식물로 연구팀은 안토시아닌의 양을 감소시키는 밝은 색으로 나팔꽃의 돌연변이를 찾아 이 돌연변이를 조사하는 것으로, 본래의 진한꽃의 색을 일으키고있는 단백질을 탐색했습니다.

단백질의 탐색은 단백질의 설계도인 DNA의 염기 서열을 돌연변이를 일으키는 염기 서열을 기준으로해서 찾는 자신의 방식으로 실시했습니다. 그 결과, 안토시아닌의 생산 효율을 높이고, 꽃의 색상을 어둡게하고 있는 단백질이 발견되어, EFP(Enhancer of Flavonoid Production (플라보노이드 생산 촉진인자))라고 명명했습니다. EFP는 EFP가 작동하지 않는 경우에 비해 안토시안의 생산 효율을 3배정도 증가했습니다.

다음 연구 그룹이 EFP가 메꽃과 나팔꽃뿐만 아니라 가지과의 원예식물로 기능을 억제 얇은 꽃이 피는 것을 밝혔습니다 . 이 때문에 EFP는 다양한 식물에서 같이 일하고있는 것으로 나타났다. 또한 EFP가 안토시아닌뿐만 아니라 밖에도 무색의 플라보노이드를 만드는 효율도 높이고있는 것으로 밝혀졌다.

 

EFP 단백질의 연구를 진행하여 식물이 플라보노이드등의 물질 생산을 효율화하는 방법을 이해하는 것이 가능합니다. 또한 안토시아닌이나 플라보노이드의 함량을 많이하거나 적게하거나하여 새로운 가치를 지닌 꽃과 과일의 품종 개발에 응용될 것으로 기대됩니다.

 

플라보노이드는 식물의 주요 색소에 그 생합성 경로는 자세하게 조사할 수 있습니다. EFP의 기능이 결손된 나팔꽃과 기능을 억제한 피튜니아와 꽃은 안토시아닌뿐만 아니라 플라본 또는 후라보노의 축적량도 저하됩니다. 이 때문에 EFP는 플라보노이드 생합성 경로의 상류 부분을 활성화하고 있다고 생각됩니다.

EFP는 플라보노이드 생합성 경로의 상류에서 일하고있는 CHI와 유사한 아미노산 서열을 가지며, 유형 IV CHI로 분류됩니다. CHI는 유형 I에서 IV까지 존재합니다. 이 중 유형 I과 II에만 CHI으로 효소 활성이 있으며, 유형 III CHI 지방산에 결합하는 것으로 알려져 있지만, 유형 IV CHI 일은 밝혀지지 않았습니다. 나팔꽃도 CHI(유형 I CHI)이없는 돌연변이 체는 안토시아닌을 합성 할 수 없기 때문에, EFP가 CHI 효소로 작동하지 않는 것은 분명하다.

EFP의 기능이 발휘되는 메커니즘은 플라보노이드 생합성 경로의 효소를 단백질 수준에서 조절하고 있을 가능성이 시사되고 있습니다. 앞으로 EFP의 기능 발현 메커니즘을 해명하면 식물이 대사 경로를 조절하는 구조의 이해를 심화할수 있을 것입니다. 한편, EFP(유형 IV CHI)는 CHI(유형I 및 유형II CHI)보다 기원이 오래된 EFP에서 CHI가 파생된 것으로 간주하고 있습니다. 이번 발견은 플라보노이드 생합성 경로의 진화를 아는데도 중요한 기여를 완수것입니다.