KR20060111205A - An antiviral agent comprising nttlp1 isolated from nicotiana tabacum to cmv infection - Google Patents

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Abstract

An antiviral agent against CMV(cucumber mosaic virus) infection comprising NtTLP1(Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1) isolated from Nicotiana tabacum is provided to increase expression of NtTLP1 by interacting with CMV1a proteins, and inhibit sensitivity to the CMV infection, thereby reducing damage caused by CMV. The antiviral agent against CMV infection comprises NtTLP1 isolated from Nicotiana tabacum that is encoded by the gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO:1 and has antiviral activity against CMV, wherein the NtTLP1 belongs to the PR-5 group isolated from Nicotiana tabacum. A transgenic tobacco plant having resistance against CMV is produced by transforming the tobacco plant with a recombinant vector pMBP2 containing the gene of SEQ ID NO:1.

Description

니코티아나 타바컴으로부터 분리한 NtTLP1을 포함한 오이모자이크바이러스에 대한 항바이러스제{An antiviral agent comprising NtTLP1 isolated from Nicotiana tabacum to CMV infection}Antiviral agent comprising NtTLP1 isolated from Nicotiana tabacum to CMV infection}

도 1은 담배 게놈 DNA의 겔 블랏 분석을 실시한 도이고,1 is a diagram subjected to gel blot analysis of tobacco genomic DNA,

도 2는 재조합 NtTLP1과 CMV 1a 단백질의 in vitro 상호작용 테스트를 나타낸 도로서, 친화 크로마토그래피를 통해 His-NtTLP1 단백질의 정제(a)를, NtTLP1과 CMV 1a 단백질의 결합을 파 웨스턴 분석(far westhern assay)을 한 결과(b)를 나타낸 도이며,2 is a diagram showing an in vitro interaction test of recombinant NtTLP1 and CMV 1a protein. Purification (a) of His-NtTLP1 protein through affinity chromatography and far-western analysis of the binding of NtTLP1 and CMV 1a protein were performed. is a diagram showing the results of the assay (b),

도 3 및 도 4는 NtTLP1::GFP와 CMV 1a::2xHA의 in planta 에서의 상호작용을 나타내는 도로서, 도 3은 면역침강된 단백질을 항-GFP를 이용하여, 도 4는 항-HA를 이용하여 이뮤노블랏 분석을 실시한 결과를 나타낸 도이며,3 and 4 show the interaction of NtTLP1 :: GFP with CMV 1a :: 2xHA in planta , FIG. 3 shows immunoprecipitated proteins using anti-GFP, and FIG. 4 shows anti-HA. Figure showing the results of the immunoblotting analysis using,

도 5는 애기장대 원형질체(Arabidopsis protoplasts)에서의 NtTLP1::GFP의 세포내 위치를 나타낸 도로서, 대조군으로서 GFP 와 NtTLP1::GFP를 애기장대 원형질체로 형질전환 시킨후 이들 도입된 유전자를 발현시킨 후 24시간 후에 형광현미경으로 촬영한 도이며,5 is a diagram showing the intracellular location of NtTLP1 :: GFP in Arabidopsis protoplasts, where GFP and NtTLP1 :: GFP were transformed into Arabidopsis protoplasts and then expressed these introduced genes. The image was taken with a fluorescent microscope after 24 hours.

도 6은 애기장대 원형질체에서 NtTLP1::GFP와 CMV 1a::RFP의 인접위치를 나 타내는 도이며, 6 is a diagram showing the adjacent position of NtTLP1 :: GFP and CMV 1a :: RFP in Arabidopsis protoplasts,

도 7 및 도 8은 양파세포에서 대조군인 GFP(도 7)와 NtTLP1::GFP(도 8)의 세포내 위치를 나타낸 도이며, 7 and 8 are diagrams showing the intracellular positions of GFP (FIG. 7) and NtTLP1 :: GFP (FIG. 8), which are controls in onion cells,

도 9는 효모세포에서 NtTLP1와 CMV 이동 관련 단백질(Coat Protein과 MP)의 상호작용을 나타낸 도로서, pVA3-1, pTD1-1 플라스미드는 양성대조군(a), pACT2, pAS2-1 플라스미드는 음성대조군(b)이며, Y187 주 효모가 상호형질전환된 것은 (c) 내지 (f)에서 보여지며, 푸른 점은 양성 β-갈락토시다아제 활성을 나타내며,9 is a diagram showing the interaction of NtTLP1 and CMV migration-related proteins (Coat Protein and MP) in yeast cells, pVA3-1, pTD1-1 plasmid positive control group (a), pACT2, pAS2-1 plasmid negative control group (b), Y187 main yeast intertransformation is shown in (c) to (f), blue dots show positive β-galactosidase activity,

도 10은 CMV-Kor 접종에 대한 서로 다른 세가지 TLP(thaumatin-like proteins) 유전자들의 발현 패턴을 RT-PCR 결과를 나타낸 도이며,10 is a diagram showing the results of RT-PCR expression pattern of three different TLP (thaumatin-like proteins) genes for CMV-Kor inoculation,

도 11 내지 도 14는 NtTLP1 트랜스제닉 T1 담배 식물에서의 NtTLP1 유전자의 발현 및 CMV 처리 후 바이러스의 증식정도를 나타낸 도들로서, 도 11은 형질전환되지 않은 대조군 식물과 비교해서 트랜스제닉 T1 담배 식물의 RT-PCR 과 웨스턴 블랏 분석을 실시한 도이며, 도 12는 접종후 1, 2, 3, 4, 6일 후에 항-CMV lgG(3㎍/㎖)를 이용한 엘리사(ELISA) 분석을 통해 트랜스제닉 T1 담배 식물의 접종엽에서의 CMV-Kor CP의 축적량을 나타낸 도이며,11 to 14 are diagrams showing the expression of NtTLP1 gene in NtTLP1 transgenic T1 tobacco plants and the extent of virus proliferation after CMV treatment, and FIG. 11 is the RT of transgenic T1 tobacco plants compared to control plants that were not transformed. -PCR and Western blot analysis. FIG. 12 shows transgenic T1 tobacco through ELISA analysis using anti-CMV lgG (3 μg / ml) 1, 2, 3, 4, 6 days after inoculation. Figure showing the accumulation amount of CMV-Kor CP in the inoculation leaves of plants,

도 13은 트랜스제닉 T1 담배 식물의 접종엽 상엽에서의 CMV-Kor CP의 축적량을 나타낸 도이며,Fig. 13 shows the accumulation of CMV-Kor CP in the upper lobe of the inoculation lobe of the transgenic T1 tobacco plant,

도 14는 트랜스제닉과 대조군 식물에서 CMV RNA의 축적을 나타낸 도이다.14 shows the accumulation of CMV RNA in transgenic and control plants.

본 발명은 오이모자이크 바이러스(CMV, Cucumber mosaic virus)에 대한 항바이러스 활성을 갖는 니코티아나 타바컴(Nicotiana tabacum)으로부터 분리한 NtTLP1(Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1), 이를 포함하는 항바이러스제 및 NtTLP1의 full-length cDNA를 함유한 pMBP2 재조합 벡터로 형질전환되어 NtTLP1을 과발현시킴으로서 오이모자이크 바이러스에 대한 저항성을 갖는 트랜스제닉 담배 식물에 관한 것이다. The present invention relates to Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1 (NtTLP1) isolated from Nicotiana tabacum having antiviral activity against Cucumber mosaic virus (CMV), an antiviral agent comprising the same, and NtTLP1. The present invention relates to a transgenic tobacco plant having resistance to the oimosaic virus by transforming with a pMBP2 recombinant vector containing full-length cDNA and overexpressing NtTLP1.

CMV는 전세계에 걸쳐 분포하며 식물체 감염바이러스 중 작물과 잡초를 망라하여 숙주범위가 가장 넓고(1000여종의 식물체에 감염) 세계적으로 중요한 경제성을 갖는다. 병징은 극히 다양하며 가장 일반적인 병징의 한가지는 식물체의 생장이 심히 저해되어 생산성이 없어지는 것인데, 이때 잎에 뚜렷한 모자이크 병증이 나타나는 수도 있다. 과실에 황화반점 또는 괴저반점이 나타나기도 하며, 때로는 과피가 거칠어지고 선명하지 못한 색깔을 띠면서 쭈그러들기도 한다.CMV is distributed throughout the world and covers the widest range of plant infectious viruses and crops (weeds of 1,000 plant species) and has a globally important economy. Symptoms are extremely diverse, and one of the most common symptoms is that the growth of the plant is severely inhibited, resulting in loss of productivity, with apparent mosaic symptoms on the leaves. Yellow spots or gangrene spots appear on the fruit, sometimes the skin is rough and crumbled with an unclear color.

CMV는 커커모바이러스(cucumovirus) 그룹에 속하며 (+)sense single-strand의 tripartite genome을 갖는 RNA plant virus이다. goenome은 3종류의 RNA로 구성되며 종종 330 내지 380개의 염기서열을 갖는 위성 RNA를 포함하기도 한다.CMV belongs to the cucumovirus group and is an RNA plant virus with a tripartite genome of positive single-strand. The goenome consists of three types of RNA and often contains satellite RNAs with 330 to 380 sequences.

CMV는 오이, 호박, 딸기, 배추 및 수박 등 주요작물에 병을 일으키는 바이러스로서, CMV 감염에 대한 숙주의 반응은 저항반응, 일반적인 병리적 반응 그리고 특정 바이러스성 유전적 산물의 존재 또는 활동에 대한 반응 등으로 분류될 수 있 다. 이러한 반응들은 숙주와 바이러스성 인자 사이에서 발생하는 분자적인 상호작용에 의해 관찰된다. 이러한 식물과 바이러스사이의 상호작용은 직접적으로 바이러스 복제, 세포간 이동, 조직적 이동, 징후발전 뿐만 아니라 숙주방어반응의 유도에 까지 영향을 미친다(Carrington and Whitham, 1998). 비록 이 과정과 관련된 바이러스 인자들의 역할과 관련된 정보들이 많이 있더라도 이와 관련된 숙주 인자들에 대해선 많이 알려져 있지 않다. 그 중에서도 CMV 감염에 대한 저항성은 오직 몇가지 예만 보고되어져 있다. 동부(cowpea)에서 CMV 저항성을 지닌 단일의 우성 유전자 Cry가 동정되어 졌고(Nasu et al., 1996), 애기장대(Arabidopsis thaliana)에서 두개의 단일의, 독립적인 열성의 CMV 저항 유전자, cum-1 cum2-1이 동정되어 졌다(Yoshii et al.,2004). 그러나 CMV 바이러스성 단백질과 직접적으로 상호작용을 하는 저항성 유전자는 아직 보고되어 진 바 없다. CMV is a virus that causes diseases in major crops such as cucumbers, pumpkins, strawberries, cabbages, and watermelons. The host's response to CMV infection is resistance, general pathological, and the presence or activity of certain viral genetic products. And the like. These reactions are observed by the molecular interactions that occur between the host and viral factors. These interactions between plants and viruses directly affect viral replication, intercellular migration, tissue migration, symptomatic development, as well as induction of host defense responses (Carrington and Whitham, 1998). Although much information is available regarding the role of viral agents involved in this process, little is known about the host factors involved. Among them, only a few examples of resistance to CMV infection have been reported. A single dominant gene Cry with CMV resistance in cowpea has been identified (Nasu et al., 1996) and two single, independent recessive CMV resistance genes, cum-1 , in Arabidopsis thaliana. And cum2-1 have been identified (Yoshii et al., 2004). However, resistance genes that interact directly with CMV viral proteins have not been reported.

CMV의 게놈에는 3개의 capped messenger-sense RNAs인 RNAs 1, 2, 3 가 존재한다(Palukaitis et al., 1992). RNAs 1 과 2는 1a 과 2a 단백질을 코딩한다. 1a 및 2a 단백질은 세포내에서 바이러스 복제 복합체를 형성함으로써 viral RNA 복제에 필수적이고(Hayes and Buck, 1990; Nitta et al., 1988), RNA 2는 또한 2b 단백질을 코딩하는데(Ding et al., 1994), 이는 CMV 바이러스의 숙주 특이적 장거리 이동에 관련이 있으며(Ding et al., 1995), 또한 바이러스로 유도된 gene silencing의 서프레서(suppressor) 기능을 한다(Brigneti et al., 1998). RNA 3은 단백질 3a 및 CP(the coat protein)를 코딩하는데, CP는 하위게놈인 RNA 4로부터 번역되는데 반하여, 3a 단백질은 RNA 2로부터 직접적으로 번역된다(Schwinghamer and Symons, 1975). 3a 단백질과 CP는 CMV의 세포간의 효율적인 이동에 있어서 필수적이다(Boccard and Baulcombe, 1993; Canto et al., 1997; Ding et al., 1995; Suzuki et al., 1991). There are three capped messenger-sense RNAs, RNAs 1, 2 and 3, in the genome of CMV (Palukaitis et al., 1992). RNAs 1 and 2 encode proteins 1a and 2a. 1a and 2a proteins are essential for viral RNA replication by forming viral replication complexes in cells (Hayes and Buck, 1990; Nitta et al., 1988), and RNA 2 also encodes 2b protein (Ding et al., 1994), which is involved in host-specific long-distance migration of CMV viruses (Ding et al., 1995), and also serves as a suppressor for virus-induced gene silencing (Brigneti et al., 1998). RNA 3 encodes protein 3a and the coat protein (CP), whereas CP is translated from subgenomic RNA 4, whereas 3a protein is translated directly from RNA 2 (Schwinghamer and Symons, 1975). 3a protein and CP are essential for efficient migration between cells of CMV (Boccard and Baulcombe, 1993; Canto et al., 1997; Ding et al., 1995; Suzuki et al., 1991).

PR 단백질은 병원성 감염 또는 그와 관련된 상황동안 유도되어진 식물 단백질로서(van Loon et al., 1994), 비독성 병원체가 저항 식물을 공격하는 비친화적 상호작용에 있어서 보다 더 빠르게 식물 저항성 유도 성분으로서 발현되어 진다(Dong et al., 1991). 최근, PR 단백질과 PAD3, PAD4, PR1, TLP, BG2 및 cf-2 resistance gene-like gene를 포함하는 또 다른 방어 유전자들이 동정되어졌고, 이들은 몇몇 바이러스들과 친화적 상호작용을 하는 동안에도 유도되어지는 것으로 밝혀졌다(Whitham et al., 2003). 비록 다양한 PR 단백질의 생물학적 또는 생화학적인 기능이 지난 수십년동안 연구되어 졌지만, 키틴나아제(chitinase)와 β-1, 3-글루카나아제(β-1,3-glucanase)을 포함한 몇몇 PR 단백질만이 그들의 촉매적 작용과 관련된 것만 규명되어 졌고(Mauch et al., 1988), 몇몇 TLPs(thaumatin-like proteins)들은 항균인자로서 β-1, 3-글루칸을 가수분해하는 것으로만 인식되어져 왔다(Grenier et al., 1999). 한편으로는 식물 방어 작용에 있어서 다른 PR 단백질의 기능이 충분히 밝혀져야 한다. 게다가 숙주와 바이러스의 친화적 관계에서 유도된 PR 단백질의 기능에 대해서 밝혀진 바가 별로 없다.PR proteins are plant proteins derived during pathogenic infection or related situations (van Loon et al., 1994) and expressed as plant resistance inducing components more quickly in non-friendly interactions where nontoxic pathogens attack resistant plants. (Dong et al., 1991). Recently, other protective genes have been identified, including PR proteins and PAD3, PAD4, PR1, TLP, BG2 and cf-2 resistance gene-like genes, which are induced during friendly interactions with some viruses. (Whitham et al., 2003). Although the biological or biochemical functions of various PR proteins have been studied over the last few decades, only a few PR proteins, including chitinase, β-1 and 3-glucanase, Only those related to their catalytic action have been identified (Mauch et al., 1988), and some thaumatin-like proteins (TLPs) have only been recognized as hydrolyzing β-1 and 3-glucan as antimicrobial factors (Grenier et al., 1999). On the one hand, the function of other PR proteins in plant defense should be fully understood. In addition, little is known about the function of PR proteins derived from the host-virus friendly relationship.

이에 따라 본 발명자들은 CMV 바이러스 분열에 영향을 미치는 인자로서, CMV 1a 단백질과 상호작용을 하는 숙주인자를 이스트 투 하이브리드 시스템(yeast two-hybrid system)을 통하여 PR 단백질의 PR-5 그룹에 속하는 NtTLP1(Nicotiana tabacum thaumatin-like protein 1)을 분리하였으며, NtTLP1이 in vitro 뿐만 아니라 in planta에서 CMV 1a 단백질과 직접적인 상호작용을 함을 확인하였고, 또한 NtTLP1 유전자 발현은 CMV의 공격의 결과물이며, NtTLP1 유전자를 과발현시킨 형질전환 식물이 CMV 감염에 대한 민감성이 감소되고, NtTLP1이 효모에서 바이러스 이동에 관여하는 CMV MP와 CP와도 상호작용하는 것을 확인함으로서 NtTLP1은 항바이러스 단백질로서 기능하며 바이러스의 복제 및 이동을 저해하는 기능을 확인함으로서 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors, as a factor affecting CMV virus cleavage, the host factor interacting with the CMV 1a protein through the yeast two-hybrid system NtTLP1 (belonging to the PR-5 group of PR protein ( Nicotiana tabacum thaumatin-like protein 1) was isolated and confirmed that NtTLP1 interacts directly with CMV 1a protein in planta as well as in vitro , and NtTLP1 gene expression is the result of CMV attack and overexpresses NtTLP1 gene. NtTLP1 functions as an antiviral protein and inhibits the replication and migration of the virus by confirming that the transgenic plants have reduced susceptibility to CMV infection and that NtTLP1 also interacts with CMV MP and CP involved in viral migration in yeast. The present invention has been completed by confirming the function.

본 발명의 목적은 오이모자이크 바이러스(CMV, Cucumber mosaic virus)에 대한 항바이러스 활성을 갖는 니코티아나 타바컴으로부터 분리한 NtTLP1(Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1), 이를 포함하는 항바이러스제 및 NtTLP1의 full-length cDNA를 함유한 pMBP2 재조합 벡터로 형질전환되어 NtTLP1을 과발현시킴으로서 오이모자이크 바이러스에 대한 저항성을 갖는 트랜스제닉 담배 식물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is NtTLP1 (Nictiana tabacum Thaumatin-like protein 1) isolated from Nicotiana tabacum having antiviral activity against Cucumber mosaic virus (CMV), an antiviral agent comprising the same and full-tightness of NtTLP1. Transfection with pMBP2 recombinant vector containing length cDNA overexpresses NtTLP1 to provide a transgenic tobacco plant having resistance to the cucumber mosaic virus.

본 발명은 오이모자이크 바이러스(CMV, Cucumber mosaic virus)에 대한 항바이러스 활성을 갖는 서열번호 1의 유전자 서열에 의해 코딩되는 NtTLP1(Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1)을 제공한다.The present invention provides NtTLP1 ( Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1) encoded by the gene sequence of SEQ ID NO: 1 having antiviral activity against Cucumber mosaic virus (CMV).

상기 NtTLP1은 니코티아나 타바컴(Nicotiana tabacum)으로부터 분리된 PR-5 그룹에 속하는 단백질을 의미한다.The NtTLP1 refers to a protein belonging to the PR-5 group separated from Nicotiana tabacum .

또한, 본 발명은 오이모자이크 바이러스에 대한 항바이러스 활성을 갖는 서열번호 1의 유전자 서열에 의해 코딩되는 NtTLP1을 유효성분으로 함유하는 항바이러스제를 제공한다.The present invention also provides an antiviral agent containing NtTLP1 encoded by the gene sequence of SEQ ID NO: 1 having antiviral activity against cucumber mosaic virus as an active ingredient.

또한, 서열번호 1의 유전자 서열을 함유한 pMBP2 재조합 벡터로 형질전환되어 NtTLP1을 과발현시킴으로서 오이모자이크 바이러스에 대한 저항성을 갖는 트랜스제닉 담배 식물을 제공한다.In addition, transgenic tobacco plants having resistance to the cucumber mosaic virus are provided by being transformed with a pMBP2 recombinant vector containing the gene sequence of SEQ ID NO: 1 to overexpress NtTLP1.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 오이모자이크 바이러스(CMV, Cucumber mosaic virus)에 대한 항바이러스 활성을 갖는 서열번호 1의 유전자 서열에 의해 코딩되는 NtTLP1(Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1)을 제공한다.The present invention provides NtTLP1 ( Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1) encoded by the gene sequence of SEQ ID NO: 1 having antiviral activity against Cucumber mosaic virus (CMV).

상기 상기 NtTLP1을 코딩하는 유전자는 21개의 아미노산 분비 신호펩티드를 가진 226개의 아미노산 잔기 단백질을 코딩하며, NtTLP1은 니코티아나 타바컴(Nicotiana tabacum)으로부터 분리된 PR-5 그룹에 속하는 단백질로서, 분자량이 24.6kDa이며 등전점은 5.3이며, 다른 TLPs(Thaumatin-like protein)와 유사한 성질을 보인다.The gene encoding NtTLP1 encodes a 226 amino acid residue protein having 21 amino acid secreting signal peptides, and NtTLP1 is a protein belonging to a PR-5 group isolated from Nicotiana tabacum , having a molecular weight of 24.6. kDa with an isoelectric point of 5.3, similar to other TLPs (Thaumatin-like protein).

상기 NtTLP1은 CMV의 접종으로 NtTLP1의 전사가 유도되어 발현되고, 처음엔 세포질내에서 존재하다가 점차 세포벽 또는 세포외부공간으로 방출되어진다. 상기 NtTLP1은 세포내 바이러스 복제 복합체를 형성함으로서 viral RNA복제에 필수적인 단백질인 CMV 1a 단백질과 CMV 1a 단백질의 헬리케이즈 부위(CMV-Hel)와 메틸트랜스퍼레이즈 부위(CMV-MT) 두 부위와 상호작용을 하며, in vitro에서는 CMV 1a 단백질과 직접적인 결합을 하며, in planta에서 NtTLP1과 CMV 1a 단백질은 복합체를 형성함으로서 상호작용을 한다. 뿐만 아니라 NtTLP1은 CMV의 피복단백질인 CP와 이동단백질인 MP와도 상호작용을 함으로서 CMV의 숙주세포에서의 증식 뿐만아니라 그 증속의 속도 및 범위에 까지 영향을 미침으로서 상기 NtTLP1은 CMV에 대하여 항바이러스 활성을 갖는다. The NtTLP1 is induced and expressed by transcription of NtTLP1 by inoculation of CMV, and is initially present in the cytoplasm and then gradually released into the cell wall or extracellular space. The NtTLP1 forms an intracellular viral replication complex and interacts with two sites, the helicase site (CMV-Hel) and the methyltransferase site (CMV-MT) of CMV 1a protein and CMV 1a protein, which are essential proteins for viral RNA replication. In vitro , they bind directly to the CMV 1a protein. In planta , NtTLP1 and CMV 1a protein interact by forming complexes. In addition, NtTLP1 interacts with CP, a coat protein of CMV, and MP, a mobile protein, to affect not only proliferation in CMV's host cell but also the rate and extent of its acceleration, thereby preventing antiviral activity against CMV. Has

상기 CMV 1a 단백질과 상호작용을 하는 NtTLP1은 이스트 투 하이브리드 스크리닝(yeast two-hybrid screening)을 통하여 동정할 수 있고, in vitro에서의 NtTLP1과 CMV 1a 단백질 사이의 상호작용은 파 웨스턴 분석(Far-western assay)을 수행하여 관찰할 수 있고, in planta에서의 양 단백질의 상호작용은 면역침강실험을 수행함으로서 관찰할 수 있다. 또한, NtTLP1 및 CMV 1a 단백질의 위치확인을 위하여는 각각 GFP(green fluorescence microscope) 및 RFP(red fluorescence micoscope)를 이용한 in vivo 표적화 실험을 실시하여 형광 전자 현미경을 통하여 관찰할 수 있다.NtTLP1 interacting with the CMV 1a protein can be identified through yeast two-hybrid screening, and the interaction between NtTLP1 and CMV 1a protein in vitro can be identified by Far-western analysis. The interaction of both proteins in in planta can be observed by performing immunoprecipitation experiments. In addition, in order to identify the NtTLP1 and CMV 1a proteins, in vivo targeting experiments using a green fluorescence microscope (GFP) and a red fluorescence micoscope (RFP) may be performed by fluorescence electron microscopy, respectively.

또한 본 발명은 오이모자이크 바이러스에 대한 항바이러스 활성을 갖는 서열번호 1의 유전자 서열에 의해 코딩되는 NtTLP1을 유효성분으로 함유하는 항바이러스제를 제공한다. CMV의 증식 및 증식의 속도와 범위에 까지 영향을 미치며 항바이러스 활성을 나타내는 상기 NtTLP1을 유효성분으로 함유한 항바이러스제는 CMV로 인하여 피해를 입는 식물에 투여함으로서 CMV를 극복하여 식물의 생산성을 증대시킬 수 있다.The present invention also provides an antiviral agent containing NtTLP1 encoded by the gene sequence of SEQ ID NO: 1 having antiviral activity against cucumber mosaic virus. Antiviral agent containing NtTLP1 as an active ingredient, which affects the proliferation of CMV and the rate and range of proliferation and shows antiviral activity, can be administered to plants damaged by CMV to increase CM productivity by overcoming CMV. Can be.

또한, 본 발명은 서열번호 1의 유전자 서열을 함유한 pMBP2 재조합 벡터로 형질전환되어 NtTLP1을 과발현시킴으로서 오이모자이크 바이러스에 대한 저항성을 갖는 트랜스제닉 담배 식물을 제공한다.The present invention also provides a transgenic tobacco plant having resistance to cucumber mosaic virus by transforming with a pMBP2 recombinant vector containing the gene sequence of SEQ ID NO: 1 to overexpress NtTLP1.

상기 트랜스제닉 담배 식물은 바이너리 벡터인 pMBP2 벡터에 NtTLP1의 cDNA를 폴리링커 사이트에 클론하고 이를 호에케마 등의 방법(Hoekema, A., Hirsch, P., Hooykaas, P.J.J. and Schilperoort, R., A binary plant vector strategy based on separation of vir- and T-region of the Agrobacterium tumefaciens Ti-plasmid., Nature, 303, pp179-180, 1983)을 응용하여 아그로박테리움 매개 형질전환을 이용하여 담배식물로 삽입함으로서 제조할 수 있다. The transgenic tobacco plant clones a cDNA of NtTLP1 into a polylinker site in a pMBP2 vector, which is a binary vector, and uses Hoekema et al. (Hoekema, A., Hirsch, P., Hooykaas, PJJ and Schilperoort, R., A). binary plant vector strategy based on separation of vir- and T-region of the Agrobacterium tumefaciens Ti-plasmid., Nature , 303 , pp179-180, 1983), by inserting it into tobacco plants using Agrobacterium-mediated transformation. It can manufacture.

상기 NtTLP1을 과발현시킨 트랜스제닉 담배 식물의 경우 NtTLP1을 과발현시킨 결과 CMV-Kor의 피복단백질인 CP의 축적 및 CMV RNA의 축적이 현저히 감소되어 결국 CMV의 증식이 저해된다. 따라서 담배 식물 뿐만 아니라 오이모자이크 바이러스에 의해 피해를 입을 수 있는 모든 식물에 대하여 상기 NtTLP1을 과발현 시킨 트랜스제닉 식물을 제조함으로서 오이모자이크 바이러스에 대한 피해를 줄일 수 있다.In the transgenic tobacco plants overexpressing NtTLP1, the overexpression of NtTLP1 significantly reduces CP accumulation and CMV RNA accumulation, which are coating proteins of CMV-Kor, thereby inhibiting the proliferation of CMV. Therefore, by producing a transgenic plant that overexpresses the NtTLP1 for not only tobacco plants but all plants that can be damaged by the cucumber mosaic virus, damage to the cucumber mosaic virus can be reduced.

이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것이며 발명의 범위가 이에 의하여 한정되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the following Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples illustrate the present invention and the scope of the invention is not limited thereto.

실시예 1. CMV-Kor RNAs의 추출(Virus strain and RNA extraction) Example 1. Extraction of CMV-Kor RNAs (Virus strain and RNA extraction)

CMV-Kor의 증식과 정제는 권 등의 방법을 응용하여 이용하였다(Kwon, C.S., Paek, K.H. and Chung W.I., Full-length cDNA cloning and nucleotide sequence analysis of Cucumber mosaic virus (Strain Kor) RNA 2., J. Plant Biol., 39, pp265-271, 1996). 상기에서 증식 및 정제한 CMV-Kor의 RNAs를 추출하기 위하여, 바이러스 입자로부터 TNE(10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 100 mM NaCl, 10 mM Na2-EDTA)를 사용하여 CMV-Kor의 RNAs를 추출하고 에탄올로 침전시켰다. 상기 추출한 RNAs는 디에틸피로카보네이트(diethylpyrocarbonate)를 처리한 물에 용해시키고, 259 nm의 흡광도에서 관측하여 정량하였다. The proliferation and purification of CMV-Kor were performed by application of Kwon et al. (Kwon, CS, Paek, KH and Chung WI, Full-length cDNA cloning and nucleotide sequence analysis of Cucumber mosaic virus (Strain Kor) RNA 2., J. Plant Biol ., 39 , pp 265-271, 1996). In order to extract the RNAs of CMV-Kor proliferated and purified above, RNAs of CMV-Kor were extracted from virus particles using TNE (10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 100 mM NaCl, 10 mM Na 2 -EDTA). Extracted and precipitated with ethanol. The extracted RNAs were dissolved in water treated with diethylpyrocarbonate and quantified by observation at an absorbance of 259 nm.

실시예 2. 담배 식물의 준비 및 바이러스 접종Example 2. Preparation of Tobacco Plants and Viral Inoculation

담배(Tobacco, Nicotiana tabacum cv. NC82) 식물은 16시간의 빛/8 시간의 어둠의 명암주기로, 25℃에서 성장시켰다. 인산 완충액(0.25 M Na2HPO4, 5 mM EDTA)에서 감염된 잎을 갈아 상기 실시예 1에서 수득한 CMV-Kor 입자를 함유한 담배 식물 액즙을 준비하였고, 이를 2-3개의 담배 묘목(8-10 잎의 단계) 어린잎의 표면에 카보런덤(carborundum, mesh 500, Hayashi Chemical)을 섞어 문질렀다. 대조군으로서 거짓접종된 식물은 인산완충액으로만 문질러 준비하였다. 상기 잎들은 접 종 후 48시간 후에 거두어 유전자 도서관 작성을 위한 RNA 소스로서 사용하였다. 담배(Nicotiana tabacum cv. Samsun NN) 잎 조직에 TMV(Tobacco mosaic virus, strain P0)를 신 등의 방법을 응용하여 접종하였다(Shin, R., Park, C.J., An, J.M. and Paek, K.H., A novel TMV-induced hot pepper cell wall protein gene(CaTin2) is associated with virus-specific hypersensitive response pathway., Plant Mol. Biol., 51, pp687-701, 2003). Tobacco (Tobacco, Nicotiana tabacum cv. NC82) plants were grown at 25 ° C. with a light and dark cycle of 16 hours of light / 8 hours of darkness. Tobacco plant juice containing CMV-Kor particles obtained in Example 1 was prepared by grinding infected leaves in phosphate buffer (0.25 M Na2HPO4, 5 mM EDTA), and 2-3 tobacco seedlings (8-10 leaves of Step) Rub mixed with carborundum (mesh 500, Hayashi Chemical) on the surface of the young leaves. Falsely inoculated plants as controls were prepared by rubbing only with phosphate buffer. The leaves were harvested 48 hours after inoculation and used as RNA sources for gene library construction. Tobacco ( Nicotiana tabacum cv. Samsun NN) leaf tissues were inoculated with TMV (Tobacco mosaic virus, strain P0) by applying a method such as shin (Shin, R., Park, CJ, An, JM and Paek, KH, A). novel TMV-induced hot pepper cell wall protein gene ( CaTin2 ) is associated with virus-specific hypersensitive response pathway., Plant Mol . Biol ., 51 , pp 687-701, 2003).

실험예 1. NtTLP1(Experimental Example 1. NtTLP1 ( Nicotiana tabacum Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1)의 분리 및 NtTLP1과 CMV 1a 단백질사이의 상호작용Isolation of Thaumatin-like Protein 1) and Interaction Between NtTLP1 and CMV 1a Proteins

CMV 1a 단백질은 CMV는 바이러스의 복제 뿐만 아니라 조직적 감염의 과정에도 연루되어 있다(Palukaitis and Garcia-Arenal, 2003). CMV 감염은 또한 바이러스 유래의 다른 단백질 간의 상호작용 및 추정숙주인자와 CMV 1a 단백질의 상호작용에 의해 조절되어진다고 추정된다. 따라서, CMV 1a 단백질과 상호작용을 하는 숙주인자를 동정하기 위하여 하기의 이스트 투 하이브리드 스크리닝(Yeast two-hybrid screening) 실험을 수행하였다. CMV 1a protein is involved in the process of systemic infection as well as replication of viruses (Palukaitis and Garcia-Arenal, 2003). CMV infection is also presumed to be regulated by interactions between other proteins of viral origin and interaction of putative host factors with CMV la proteins. Therefore, the following two-hybrid screening experiments were performed to identify host factors that interact with the CMV 1a protein.

1-1. 이스트 투 하이브리드 스크리닝(Yeast two-hybrid screening) 실험1-1. East two-hybrid screening experiment

매취메이커 Ⅱ GAL4 투 하이브리드 시스템(MatchMaker II GAL4 two-hybrid system)은 클론테크 레보레이토리(Clontech Laboratories)에서 구입하였다. 상기 실시예 2에서 수득한 CMV에 감염된 담배 잎에서 추출한 RNA로 pACT2 활성화 부위 발현벡터(pACT2 activation domain expression vector)를 이용하여 담배 cDNA 도서관(tabacco cDNA library)을 작성하였다. 상기 담배 cDNA 도서관은 pAS2-1/CMV 1a 결합부위 퓨전벡터(pAS2-1/CMV 1a binding domain fusion vector)를 이용하여 스크린하였다. 상기 두 퓨전벡터는 사크로마이세스 세레비지에 주 Y190(Saccharomyces cerevisiae strain Y190, MATa, HIS3, lacZ, trp1, leu2, cyhr2) 또는 HF7c(MATa, HIS3, lacZ, trp1, leu2)에서 상호 형질전환된 것이다. 그 형질전환된 효모세포들은 Leu, Trp 및 His이 결실된 최소 SD(synthetic dropout) 배지에서 선별하였다. 상기 선별과정에서 거짓 양성 클론을 제거하기 위하여, SD 배지 플레이트를 3-아미노-1,2,4-트리아졸(3-amino-1, 2, 4-triazole) 50 mM(Y190) 또는 5 mM(HF7c)로 보충하였다. 상기에서 선별된 효모 세포들은 8-12일동안, 30℃에서 성장시킨 후에, 5-브로모-4-클로로-3-인돌리-β-d-갈락토시드(X-gal)을 기질로 사용하여 β-갈락토시다아제(β-galactosidase)을 활성을 콜로니-리프트 필터 분석(colony-lift filter assays)을 통하여 관찰하였다. 상기 분석에 의해 동정된 추정 양성 클론들(Leu+, Trp+, His+)을 재형질전환으로 선별하였다. 플라스미드는 각 Leu+, Trp+, His+ 및 LacZ+ 형질전환체(transformant)로부터 효모 플라스미드 분리키트(the Yeast Plasmid Isolation Kit, Clontech)를 이용하여 분리하였다. 일렉트로포레이션(electroporation)을 통해 상기에서 분리한 플라스미드로 E.coli XL1-블루 세포(Escherichia coli XL1-Blue cells, Stratagene)를 형질전환시켰다. 세균으로 증식된 pACT2 퓨전 플라스미드를 동정하고 분석하였다. 또한 이스트 쓰리 하이브리드(yeast three-hybrid) 분석을 위하여, CMV 1a 와 CP 또는 CMV 1a 와 MP를 pBridge 벡터(Clontech)에 클론하였다. The MatchMaker II GAL4 two-hybrid system was purchased from Clontech Laboratories. Tobacco cDNA library was prepared using pACT2 activation domain expression vector as RNA extracted from tobacco leaves infected with CMV obtained in Example 2. The tobacco cDNA library was screened using the pAS2-1 / CMV 1a binding site fusion vector. The two fusion vectors are mutually transformed in Sacromyces cerevisiae at the main Y190 (Saccharomyces cerevisiae strain Y190, MATa, HIS3, lacZ, trp1, leu2, cyhr2) or HF7c (MATa, HIS3, lacZ, trp1, leu2). will be. The transformed yeast cells were selected in minimal synthetic dropout (SD) media lacking Leu, Trp and His. In order to remove false positive clones during the screening process, the SD medium plate was treated with 50 mM (Y190) or 5 mM (3-amino-1, 2, 4-triazole). Supplemented with HF7c). Yeast cells selected above were grown for 8-12 days at 30 ° C., and then 5-bromo-4-chloro-3-indoli-β-d-galacttoside (X-gal) was used as a substrate. Β-galactosidase activity was observed through colony-lift filter assays. Putative positive clones (Leu +, Trp +, His +) identified by this assay were selected for retransformation. Plasmids were isolated from each Leu +, Trp +, His + and LacZ + transformants using the Yeast Plasmid Isolation Kit (Clontech). E. coli XL1-Blue cells (Stratagene) were transformed with the plasmid isolated above by electroporation. PACT2 fusion plasmids propagated to bacteria were identified and analyzed. In addition, for yeast three-hybrid analysis, CMV 1a and CP or CMV 1a and MP were cloned into pBridge vector (Clontech).

1-2. NtTLP1의 분리1-2. Isolation of NtTLP1

상기 실험 과정에서 작성된 담배 cDNA 도서관을 완전한 CMV 1a 유전자(full-length CMV 1a gene)을 이용하여 스크린하였을때, 스크린된 1.5×106 형질전환체 중에서 초기에 368개의 콜로니가 Leu, Trp 및 His가 결핍된 플레이트에서 자랐다. 이 369개의 콜로니를 재형질전환시키고, 콜로니-리프트 필터 분석(colony-lift filter assay)을 실시하였다.When the tobacco cDNA library prepared in the above experiment was screened using a full-length CMV 1a gene, 368 colonies were initially expressed in Leu, Trp and His among 1.5 × 10 6 transformants. Grown on deficient plates. The 369 colonies were retransformed and subjected to a colony-lift filter assay.

상기 실험예 1-2에서 수행한 콜로니-리프트 필터 분석의 결과 14개의 클론에서 β-갈락토시다아제 활성을 확인하였다. 상기 14개의 클론들중에서 시퀀스 분석에 의해 이 클론들 중 2개의 클론이 PR 단백질의 PR-5 그룹에 속한 TLP 식물 유전자와 상동성이 있음을 확인하였다. NtTLP1으로 추정되는 이 유전자는 21개의 아미노산 분비 신호 펩타이드를 가진 226개의 아미노산 잔기 단백질을 코딩하고, 다른 TLPs의 성질과 유사하다(Malehorn, D.E., Borgmeyer, J.R., Smith, C.E. and Shah, D.M., Characterization and expression of an antifungal zeamatin-like protein (ZIP) gene from Zea mays., Plant Physiol., 106, pp1471-148, 1994). As a result of the colony-lift filter analysis performed in Experimental Example 1-2, β-galactosidase activity was confirmed in 14 clones. Sequence analysis of the 14 clones confirmed that two of these clones were homologous to the TLP plant gene belonging to the PR-5 group of PR proteins. This gene, assumed to be NtTLP1, encodes a 226 amino acid residue protein with 21 amino acid secreting signal peptides and is similar in nature to other TLPs (Malehorn, DE, Borgmeyer, JR, Smith, CE and Shah, DM, Characterization and expression of an antifungal zeamatin-like protein ( ZIP ) gene from Zea mays ., Plant Physiol ., 106 , pp 1471-148, 1994).

도 1에서 보는 바와 같이, NtTLP1은 담배 게놈에서 작은 유전자 패밀리의 한 멤버임을 서던 블랏 분석(Southern blot analysis)을 통해 확인할 수 있었다. 예상 단백질의 분자량은 24.6 kDa이고, 계산된 등전점 (isoelectric point)은 5.3이다(GenBank accession number AY745249). As shown in Figure 1, NtTLP1 was confirmed by Southern blot analysis that the member of the small gene family in the tobacco genome. The molecular weight of the expected protein is 24.6 kDa and the calculated isoelectric point is 5.3 (GenBank accession number AY745249).

상기 실험예 1-2에서 분리한 NtTLP1이 CMV와 상호작용을 하는 것은 하기 표1에서 보는 것처럼, GAL 4 결합 또는 활성부위와 직접적인 상호작용이 배제된 HIS3 및 lazZ 리포터 유전자(HIS3 and lazZ reporter genes)의 자동 활성화를 위한 실험을 위한 추가적인 플라스미드 조합과 구성의 사용에 의해 증명되었다. pAS2-1::CMV 1a(bait) 뿐만 아니라 pACT2::NtTLP1(prey)는 그 자체로서는 HIS3 또는 lazZ 리포터 유전자를 활성화시키지 못하였다. NtTLP1(expressed from pACT2::NtTLP1)는 GAL4 DNA-결합 도메인과 그 스스로 상호작용하지 못할 뿐만 아니라, GAL4 DNA-결합부위 또는 GAL4 활성화 부위를 모두 코딩하는 부모 플라스미드와 상호 형질전환 되었을때 CMV 1a(expressed from pAS2-1::CMV 1a) 또한 플라스미드가 어떤 혼합된 시퀀스 없이 GAL4 활성화 도메인과 상호작용을 하지 못하였다.The NtTLP1 isolated in Experimental Example 1-2 interacted with CMV, as shown in Table 1 below, HIS3 and lazZ reporter genes (HIS3 and lazZ reporter genes) in which GAL 4 binding or direct interaction with active sites were excluded. This was demonstrated by the use of additional plasmid combinations and configurations for experiments for automatic activation of. pACT2 :: NtTLP1 (prey) as well as pAS2-1 :: CMV 1a (bait) did not activate the HIS3 or lazZ reporter gene on its own. Not only does NtTLP1 (expressed from pACT2 :: NtTLP1) interact with the GAL4 DNA-binding domain itself, but also when it is transfected with a parent plasmid that encodes both a GAL4 DNA-binding site or a GAL4 activation site, CMV 1a (expressed from pACT2 :: NtTLP1). from pAS2-1 :: CMV 1a) The plasmid also failed to interact with the GAL4 activation domain without any mixed sequence.

반면, NtTLP1은 CMV 1a 단백질의 헬리케이즈 부위인 CMV-Hel 뿐만 아니라 CMV 1a 단백질의 메틸트랜스퍼레이즈 부위를 가진 CMV-MT와 상호작용하는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 NtTLP1은 효모에서 full-length CMV 1a 단백질과 CMV 1a 단백질의 두개의 도메인과 상호작용함을 확인할 수 있었다.On the other hand, NtTLP1 interacted with CMV-MT having the methyltransferase site of CMV 1a protein as well as CMV-Hel, the helicase site of CMV 1a protein. Therefore, it was confirmed that NtTLP1 interacts with two domains of full-length CMV 1a protein and CMV 1a protein in yeast.

효모세포에서의 CMV 1a 와 NtTLP1과의 상호작용Interaction of CMV 1a with NtTLP1 in Yeast Cells GAL 4 BDa VectorGAL 4 BD a Vector GAL 4 ADb VectorGAL 4 AD b Vector HisHis β-갈락토시다아제β-galactosidase pAS2-1::CMV 1apAS2-1 :: CMV 1a -c -c -- -- -- pACT2::NtTLP1pACT2 :: NtTLP1 -- -- pAS2-1::CMV 1apAS2-1 :: CMV 1a pACT2pACT2 -- -- pAS2-1pAS2-1 pACT2::NtTLP1pACT2 :: NtTLP1 -- -- pAS2-1::CMV 1apAS2-1 :: CMV 1a pACT2::NtTLP1pACT2 :: NtTLP1 ++ ++ pAS2-1::CMV 1a-MTd pAS2-1 :: CMV 1a-MT d pACT2::NtTLP1pACT2 :: NtTLP1 ++ ++ pAS2-1::CMV 1a-Hele pAS2-1 :: CMV 1a-Hel e pACT2::NtTLP1pACT2 :: NtTLP1 ++ ++

(주) aBD : DNA-결합부위(Binding domain), bAD : 활성화 부위(activation domain), c : 비발현 벡터(no coexpressed vector) , d : CMV 1a 단백질의 메틸트랜스퍼레이즈 부위(Methyltransferase domain of CMV 1a protein) , e : CMV 1a 단백질의 헬리케이즈 부위(Helicase domain of CMV 1a protein)(Note) a BD: DNA-binding site, b AD: activation domain, c : no coexpressed vector, d : methyltransferase domain of CMV 1a protein CMV 1a protein), e : Helicase domain of CMV 1a protein

실험예 2. Experimental Example 2. in vitroin vitro 에서 CMV 1a 단백질과 NtTLP1의 직접적인 상호작용Direct interaction of NtTLP1 with CMV-1a protein

in vitro에서 CMV 1a 단백질과 NtTLP1이 직접적으로 상호작용을 하는지 여부를 확인하기 위하여 파 웨스턴 분석(Far-western assay)를 실시하였다.Far-western assay was performed to determine whether CMt-1a protein and NtTLP1 interact directly in vitro .

2-1. NtTLP1의 full-length cDNA clones의 분리 2-1. Isolation of Full-length cDNA clones of NtTLP1

상기 실험예 1-2에서 분리한 NtTLP1의 완전한 cDNA 클론(full-length cDNA clones)을 분리하기위하여, 부분적인 cDNAs의 시퀀스에 기초하여 NtTLP1을 위한 특정 프라이머, 5'- CCTTAAGCTGGGCTGGTTACCTCCTACAGCATT-3'를 고안하였다. 상기 실험예 1-1에서 이스트 투 하이브리드 스크리닝(yeast two-hybrid screening)을 위해 구축된 cDNA 도서관은 특정 프라이머와 일반적인 프라이머(T7 primer and Reverse primer)을 이용한 PCR 증폭의 주형으로서 사용하였다. In order to isolate full-length cDNA clones of NtTLP1 isolated in Experimental Examples 1-2, a specific primer for NtTLP1, 5'-CCTTAAGCTGGGCTGGTTACCTCCTACAGCATT-3 ', was devised based on a sequence of partial cDNAs. . The cDNA library constructed for yeast two-hybrid screening in Experimental Example 1-1 was used as a template for PCR amplification using a specific primer and a general primer (T7 primer and Reverse primer).

2-2. 파 웨스턴 분석(Far- westhern assay)2-2. Far-westhern assay

NtTLP1 cDNA 프래그먼트는 PCR로 준비하여 pQE30 벡터(Qiagen)의 BamHI 자리에 클론시켰다. 이 증폭을 위해 사용된 프라이머 세트는 NtTLP1 △S-5'(5'-GGGATCCATGCATGCTGCCACTTTTG-3')와 NtTLP1-3'(5'- GGATCCAAGGGCAGAAGACAACCC-3')이다. 이 결과 획득된 프래임 퓨전 플라스미드는 E. coli 주인 BL21(DE3)에 형질전환시켰다. N말단에 6개의 히스티딘잔기가 부착된 NtTLP1의 과발현은 30℃에서 3시간동안 0.4 mM 이소프로필-β-d-티오갈락토시드(isopropyl-β-d-thiogalactoside)에 의해 유도하였다. 상기 유도후에 세균은 펠렛되고, 용해 완충액(50 mM Na2HPO4, pH 8.0, 300 mM NaCl)에 담궈 두었다가 비브라셀 소니파이어(Vibracell Sonifier, Sonics and Materials)로 1시간동안 얼음에서 소니케이션(sonication)하였다. 그 여액(lysate)은 13,000×g의 속도로, 10분간 원심분리한 후에, 그 상층액은 Ni-NTA 친화 레진(QIAGEN)상에서 크로마토그래피를 하였다. 재조합 단백질은 용출 완충액(50 mM Na2HPO4, 300 mM NaCl, 10% glycerol)에서 pH 6.0 내지 4.0에서 용출시켰다. 단백질은 12% SDS-PAGE을 통해 분리하였고, 니트로셀룰로오즈 세포막(nitrocellulose membranes)으로 수송하였다. 이 세포막은 5% 우유를 함유한 4℃, AC 완충액(20 mM Tris-HCl pH 7.5, 100 mM NaCl, 2.5 mM MgCl2, and 75 mM KCl)에서 3회 세척하고, 동일 용액내에서 방사선표지된 CMV 1a 단백질의 존재하에서 2시간동안 배양하였다. 그 후에 상기 세포막은 프로브없는 AC 완충액으로 4℃에서 3회 세척하고, 간단히 건조시킨 후 오토레디오그래피(autoradiography)로 시각화하였다. NtTLP1 cDNA fragments were prepared by PCR and cloned into the BamHI site of the pQE30 vector (Qiagen). Primer sets used for this amplification are NtTLP1 ΔS-5 ′ (5′-GGGATCCATGCATGCTGCCACTTTTG-3 ′) and NtTLP1-3 ′ (5′-GGATCCAAGGGCAGAAGACAACCC-3 ′). The resulting frame fusion plasmid was transformed into E. coli strain BL21 (DE3). Overexpression of NtTLP1 with six histidine residues attached to the N terminus was induced by isopropyl-β-d-thiogalactoside at 30 ° C. for 3 hours. After induction, the bacteria were pelleted, soaked in lysis buffer (50 mM Na2HPO4, pH 8.0, 300 mM NaCl) and sonicated on ice for 1 hour with Vibracell Sonifier (Sonics and Materials). . The lysate was centrifuged for 10 minutes at a rate of 13,000 x g, and then the supernatant was chromatographed on Ni-NTA affinity resin (QIAGEN). Recombinant protein was eluted at pH 6.0-4.0 in elution buffer (50 mM Na 2 HPO 4, 300 mM NaCl, 10% glycerol). Proteins were separated via 12% SDS-PAGE and transported to nitrocellulose membranes. The cell membranes were washed three times in 4 ° C., AC buffer (20 mM Tris-HCl pH 7.5, 100 mM NaCl, 2.5 mM MgCl 2, and 75 mM KCl) containing 5% milk and radiolabeled CMV in the same solution. Incubated for 2 hours in the presence of 1a protein. The cell membrane was then washed three times at 4 ° C. with probe-free AC buffer, briefly dried and visualized by autoradiography.

2-3. 2-3. in vitroin vitro 전사/ 번역 실험 Transcription / Translation Experiment

CMV 1a 단백질의 경우, 35S-Met이 표지된 CMV 1a 단백질을 T7 프로모터의 다운스트림에 있는 CMV 1a cDNA로부터 직접적으로 상기 단백질을 합성할 수 있는 진핵세포 i n vitro 번역 시스템을 사용하여 획득하였다. in vitro 전사/ 번역 실험은 T7 프로모터의 제어아래에 있는 CMV 1a 단백질의 코딩 시퀀스가 있는 pGBKT7 플라스미드를 TNT wheat germ system(Promega)을 이용하여 in vitro 전사/번역 반응에서의 주형으로서 사용하였다. 방사선표지로 35S-Met(Amersham Pharmacia Biotech)를 사용하여 1시간동안 단백질을 합성하였다. 상기 합성한 단백질을 추출하고, His 벡터(lane 1) 또는 His-NtTLP1(lane 2)로 형질전환된 E. coli 컬쳐로부터 정제하였다. 상기 단백질들은 SDS-PAGE로 분해하고, 니트로셀룰로오즈로 수송하였다. For CMV 1a protein, 35 S-Met labeled CMV 1a protein was obtained using a eukaryotic i n vitro translation system capable of synthesizing the protein directly from CMV 1a cDNA downstream of the T7 promoter. In vitro transcription / translation experiments used the pGBKT7 plasmid with the coding sequence of the CMV 1a protein under the control of the T7 promoter as a template for in vitro transcription / translation reactions using the TNT wheat germ system (Promega). The protein was synthesized for 1 hour using 35 S-Met (Amersham Pharmacia Biotech) as radiolabel. The synthesized protein was extracted and purified from E. coli culture transformed with His vector (lane 1) or His-NtTLP1 (lane 2). The proteins were digested by SDS-PAGE and transported to nitrocellulose.

상기 실험 수행의 결과, 도 2에서 보는 바와 같이 재조합 His-NtTLP1로 추정되는 크기와 유사한 약 26 kDa의 폴리펩티드가 친화 크로마토그래피(affinity chromatography)를 통해 근접 상동성에서 정제되었다(도 2의 a 참조). 레인 1은 His 벡터로 형질전환된 E.coli 컬쳐로부터 정제된 단백질을 나타내며, 레인 2는 재조합 His-NtTLP1 단백질(5 ㎍)을 정제한 것이다.As a result of the above experiment, as shown in FIG. 2, a polypeptide of about 26 kDa, similar in size to the estimated size of recombinant His-NtTLP1, was purified in close homology through affinity chromatography (see a of FIG. 2). . Lane 1 represents the purified protein from E. coli culture transformed with His vector, lane 2 is purified from recombinant His-NtTLP1 protein (5 μg).

또한, 상기 NtTLP1과 CMV 1a 단백질의 결합여부를 확인하기 위한 파 웨스턴 분석의 결과, 35S-Met로 표지된 CMV 1a 단백질로부터의 방사선을 오직 재조합 His-NtTLP1이 용해된 레인 2에서만 확인할 수 있었다(도 2의 b 참조). 이 결과가 상기 실험예 1-2에서 이스트 투 하이브리드 스크리닝에 의해 분리한 NtTLP1이 in vitro에서 CMV와 직접적으로 결합할 수 있음을 명시적으로 나타내는 것이다.In addition, as a result of the Far Western analysis for confirming the binding of the NtTLP1 and CMV 1a protein, the radiation from CMV 1a protein labeled with 35 S-Met was confirmed only in lane 2 in which recombinant His-NtTLP1 was dissolved ( B of FIG. 2). This result clearly shows that NtTLP1 isolated by East-to-hybrid screening in Experimental Example 1-2 can bind directly to CMV in vitro .

실험예 3. Experimental Example 3. in plantain planta 에서 CMV 1a 단백질과 NtTLP1의 직접적인 상호작용Direct interaction of NtTLP1 with CMV-1a protein

in planta에서 CMV 1a 단백질과 NtTLP1의 직접적인 상호작용 여부를 확인하기 위하여 면역침강실험(Immunoprecipitation)을 수행하였다.Immunprecipitation was performed to confirm the direct interaction of NtTLP1 with CMV 1a protein in planta .

HA(hemagglutinin) 에피토프(YPYDVPDYA)의 두 반복서열은 35S 프로모터와 Nos 터미네이터를 가진 변형된 pCAMBIA2300 vector(CAMBIA)의 SacI 사이트에 삽입시켰다. CMV 1a cDNA의 상위에 HA 에피토프가 융합되어졌다. 면역침강(Immunoprecipitation)은 크래프트 등의 방법을 응용하여 수행하였다(Crofts, A.J., Leborgne-Castel, N., Pesca, M., Vitale, A. and Denecke, J., BiP and Calreticulin form an abundant complex that is independent of endoplasmic reticulum stress., Plant Cell, 10, pp813-824, 1998).Two repeats of the HA (hemagglutinin) epitope (YPYDVPDYA) were inserted into the SacI site of a modified pCAMBIA2300 vector (CAMBIA) with a 35S promoter and a Nos terminator. HA epitopes were fused on top of CMV la cDNA. Immunoprecipitation was performed by the application of Kraft et al. (Crofts, AJ, Leborgne-Castel, N., Pesca, M., Vitale, A. and Denecke, J., BiP and Calreticulin form an abundant complex that is independent of endoplasmic reticulum stress., Plant Cell , 10 , pp813-824, 1998).

또한 폴리에틸렌 글리콜이 매개된 원형질체 형질전환과 in planta에서의 상호작용을 확인하기 위하여 하기의 실험을 수행하였다.In addition, the following experiment was carried out to confirm the interaction in polyethylene glycol-mediated protoplast transformation and in planta.

NtTLP1의 in vivo 표적화를 위해, 신호 서열을 가진 프래그먼트는 프라이머 NtTLP1-5(5'-GGGATCCATGAACTTCCTCAAAAGCTTC-3')와 NtTLP1 Nonstop (5'-AAGGATCCAAGGGCAGAAGACAACCC-3')를 사용하여 PCR에 의해 합성하였다. NtTLP1-GFP(NtTLP1-green fluorescent protein)와 CMV 1a-RFP(CMV 1a-red fluorescent protein) 혼합 구성물은 종결코돈없이 GFP 코딩 지역의 N 말단을 주형으로 NtTLP1과 CMV 1a cDNAs의 코딩 지역을 위치 지정함으로서 합성하였다. 그 후에 혼합 구성물은 진 등에 기재된 폴리에틸렌 글리콜이 매개된 형질전환 과정을 응용하여(Jin, J.B., Kim, Y.A., Kim, S. J., Lee, S.H., Kim, D. H., Cheong, G.W. and Hwang, I., A new dynamin-like protein, ADL6, is involved from the trans-Golgi network to the central vacuole in Arabidopsis., Plant Cell, 13, pp1511-1526, 2001) 묘목으로부터 준비한 애기장대 원형질체(Arabidopsis protoplasts)로 삽입하였다. 이 혼합 구성물의 발현은 제시 액시오플랜 형광전자현미경(Zeiss Axioplan fluorescence microscope, Jena)을 이용하여 형질전환 후의 시점(time points)의 다양성을 관측하였고, 그 이미지는 악시캠 디지털 카메라(Axiocam digital camera, Jena)로 촬영하였다. 세포 전체 추출물을 수득하기 위하여, 원형질체(protoplasts)는 형질전환 17시간 후에 채취하여 50g의 속도로 5분동안 원심분리한 후, 50 mM HEPES 완충액(pH 7.5, 0.1 M NaCl, 2 mM EDTA, 2 mM 2-mercaptoethanol을 함유) 200ℓ에 다시 담궈두었다. 그 원형질체는 소니케이션(sonication)에 의해 용해되고, 5,000×g 속도로 원심분리 하였다. 그 세포 전체 추출물은 그 후 100,000×g 속도의 초고속원심분리(ultracentrifugation)로 가용층과 막부분으로 분리하였다. 그 펠릿(pellets)들은 그 후 HEPES 완충액의 오리지날 볼륨(original volume)에 다시 담궈두었다. 이 분획물은 폴리클로날 항-GFP(polyclonal anti-GFP, Clontech) 또는 항-HA 항체(anti-HA antibodies, Clontech)를 사용한 단백질 겔 블랏 분석(protein gel blot analysis)에 의해 NtTLP1-GFP 또는 CMV 1a-2XHA의 존재 확인을 위한 프로브로 사용하였다. 상기의 단백질 젤 블랏 분석은 신 등의 방법을 응용하였다(Shin, R., Park, C.J., An, J.M. and Paek, K.H., A novel TMV-induced hot pepper cell wall protein gene (CaTin2) is associated with virus-specific hypersensitive response pathway., Plant Mol. Biol., 51, pp687-701, 2003). 수송된 막은 제1차 항체(anti-HA, 1:500 희석; anti-GFP, 1:500 희석, Clontech)에 대응하는 것으로 이뮤노 블랏(immunoblot)하였다. For in vivo targeting of NtTLP1, fragments with signal sequences were synthesized by PCR using primers NtTLP1-5 (5'-GGGATCCATGAACTTCCTCAAAAGCTTC-3 ') and NtTLP1 Nonstop (5'-AAGGATCCAAGGGCAGAAGACAACCC-3'). The NtTLP1-green fluorescent protein (NtTLP1-GFP) and CMV 1a-red fluorescent protein (CMV 1a-RFP) mixed constructs template the coding regions of NtTLP1 and CMV 1a cDNAs with the N-terminus of the GFP coding region as a template without a stop codon. Synthesized. The mixed construct was then subjected to a polyethylene glycol mediated transformation process described in Jin et al. (Jin, JB, Kim, YA, Kim, SJ, Lee, SH, Kim, DH, Cheong, GW and Hwang, I., A A new dynamin-like protein, ADL6, is involved from the trans-Golgi network to the central vacuole in Arabidopsis., Plant Cell , 13 , pp1511-1526, 2001) was inserted into Arabidopsis protoplasts prepared from seedlings. The expression of this mixed construct was observed using a Zeiss Axioplan fluorescence microscope (JENA) to observe the diversity of time points after transformation, and the images were captured by Axiocam digital cameras. Jena). To obtain the whole cell extract, protoplasts were harvested 17 hours after transformation and centrifuged at 50 g for 5 minutes, followed by 50 mM HEPES buffer (pH 7.5, 0.1 M NaCl, 2 mM EDTA, 2 mM). Immersed again in 200 L of 2-mercaptoethanol). The protoplasts were dissolved by sonication and centrifuged at 5,000 × g speed. The whole cell extract was then separated into a soluble layer and a membrane portion by ultracentrifugation at a rate of 100,000 × g. The pellets were then immersed back in the original volume of HEPES buffer. This fraction was analyzed by NtTLP1-GFP or CMV 1a by protein gel blot analysis using polyclonal anti-GFP (Clontech) or anti-HA antibodies (Clontech). It was used as a probe to confirm the presence of -2XHA. In the protein gel blot analysis, Shin et al. (Shin, R., Park, CJ, An, JM and Paek, KH, A novel TMV-induced hot pepper cell wall protein gene ( CaTin2 ) is associated with virus -specific hypersensitive response pathway., Plant Mol . Biol ., 51 , pp 687-701, 2003). The transported membranes were immunoblotted to correspond to the primary antibody (anti-HA, 1: 500 dilution; anti-GFP, 1: 500 dilution, Clontech).

상기 실험 수행의 결과, 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 NtTLP1과 CMV 1a 단백질 사이에 일어나는 상호작용은 NtTLP1은 GFP(green fluorescent protein)가 혼합되어져 있고, CMV 1a는 HA(hemagglutinin) 항원결정부가 붙여진 상호 형질전환된 애기장대 원형질체를 사용한 상호 면역침강 실험법으로 확인할 수 있었다. As a result of the above experiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the interaction between NtTLP1 and CMV 1a protein is NtTLP1 mixed with GFP (green fluorescent protein), and CMV 1a has HA (hemagglutinin) epitope attached thereto. Mutual immunoprecipitation experiments using transgenic Arabidopsis protoplasts were identified.

도 3에서 보는 것과 같이, 분자량 밴드가 50.0 kDa에서 확인할 수 있는바, 이는 NtTLP1::GFP과 CMV 1a::HA로 상호 형질전환된 애기장대 원형질체 추출물에서의 재조합 NtTLP1::GFP로 추정되는 크기이다. GFP와 CMV 1a::HA로 상호 형질전환된 애기장대 원형질체 추출물로부터의 레인 1에서는 어떠한 중요한 상호작용도 확인할 수 없었다. 도 4에서 보는 바와 같이, 대조 실험에 있어서 HA-tagged CMV 1a 단백질의 합성은 폴리클로날 HA 항체를 첨가한 웨스턴 블랏을 통해 확인할 수 있었다. 상기 결과는 식물 세포에서 NtTLP1와 CMV 1a가 단백질 복합체를 형성하는 것을 보여주는 것이다.As shown in Figure 3, the molecular weight band can be found at 50.0 kDa, which is the size estimated to be recombinant NtTLP1 :: GFP in Arabidopsis protoplast extracts transfected with NtTLP1 :: GFP and CMV 1a :: HA. . No significant interactions could be identified in lane 1 from Arabidopsis protoplast extracts transfected with GFP and CMV 1a :: HA. As shown in FIG. 4, the synthesis of the HA-tagged CMV la protein in the control experiment was confirmed by Western blot addition of polyclonal HA antibody. The results show that NtTLP1 and CMV 1a form a protein complex in plant cells.

실험예 4. NtTLP1의 위치와 NtTLP1와 CMV 1a 단백질 복합체의 위치 Experimental Example 4 Location of NtTLP1 and Location of NtTLP1 and CMV 1a Protein Complexes

4-1. NtTLP1의 위치확인4-1. Locating NtTLP1

in vivo에서 NtTLP1의 위치를 파악하기위하여 GFP(green fluorescence microscope)를 이용하여 in vivo 표적화 실험을 실시하였다. 종결코돈만 결실된 NtTLP1 cDNA은 GFP와 함께 형질전환된 애기장대 원형질체의 N 말단에 혼합시켜 형광 전자 현미경(fluorescence microscope)을 사용하여 GFP 단백질과 NtTLP1::GFP 혼합 단백질의 위치를 관찰하였다. In vivo targeting experiments were performed using a green fluorescence microscope (GFP) to determine the location of NtTLP1 in vivo . NtTLP1 cDNAs with only stop codons were mixed with GFP at the N terminus of the transformed Arabidopsis protoplasts to observe the position of GFP protein and NtTLP1 :: GFP mixed protein using a fluorescence microscope.

상기 실험 수행의 결과, 도 5에서 보는 바와 같이 NtTLP1::GFP 혼합 단백질의 형광은 세포 내부에 축적되어 있었는바, 이는 그 단백질이 높은 농도에서 세포기질 내에 분포되어있음을 보여주는 것이다(도 5의 CH는 클로로필이다). 이는 신호 서열이 존재 함에도 성숙된 단백질이 세포질 내부에 보유되어질 수 있음을 추정한 크리스필스 등의 논문 결과와 유사한 것이다(Chrispeels, M.J and Tague, B.W., Protein sorting in the secretory system of plant cells., Int. Rev. Cytol., 125, pp1-45, 1991). 분비 신호 서열 존재는 NtTLP1가 세포외부로 보내진다는 것을 시사하고, 산성 TLPs가 세포외부공간으로 방출되는 것은 일반적으로 알려져 있다(Bednarek, S.Y., Wilkins, T.A., Dombrowski, J.E. and Raikhel, N.V., A carboxyl-terminal propeptide is necessary for proper sorting of barley lectin to vacuoles of tobacco., Plant Cell, 2, pp1145-1155, 1990). pSORT 프로그램을 이용한 컴퓨터 분석을 한 결과, NtTLP1은 ER의 막(endoplasmic reticulum, certainty = 0.55), 세포기질(certainty = 0.10) 및 세포외부공간(certainty = 0.10)에 위치함을 확인할 수 있었다. As a result of the experiment, the fluorescence of the NtTLP1 :: GFP mixed protein was accumulated inside the cell as shown in FIG. 5, which shows that the protein was distributed in the cell substrate at high concentration (CH of FIG. 5). Is chlorophyll). This is similar to the results of the paper by Krispils et al., Who estimated that mature proteins could be retained inside the cytoplasm despite the presence of signal sequences (Chrispeels, MJ and Tague, BW, Protein sorting in the secretory system of plant cells., Int Rev. Cytol ., 125 , pp 1-45, 1991). The presence of secretory signal sequences suggests that NtTLP1 is sent extracellularly, and it is generally known that acidic TLPs are released into the extracellular space (Bednarek, SY, Wilkins, TA, Dombrowski, JE and Raikhel, NV, A carboxyl). -terminal propeptide is necessary for proper sorting of barley lectin to vacuoles of tobacco., Plant Cell , 2 , pp 1145-1155, 1990). Computer analysis using the pSORT program showed that NtTLP1 was located in the ER membrane (endoplasmic reticulum, certainty = 0.55), cell substrate (certainty = 0.10) and extracellular space (certainty = 0.10).

4-2. 세포외부공간으로의 NtTLP1의 분비 가능성 확인4-2. Confirmation of NtTLP1 Secretion Potential into Extracellular Space

세포 외부 공간으로의 NtTLP1 분비의 가능성을 확인하기 위하여, 상기 실험예 3-1에서 수득한 NtTLP1::GFP 혼합 단백질을 이타야 등의 방법을 응용하여 양파의 상피세포에 삽입하였다(Itaya, A., Hickman, H., Bao, Y., Nelson, R. and Ding, B., Cell-to-cell trafficking of Cucumber mosaic virus movement protein: green fluorescent protein fusion produced by biolistic gene bombardment in tobacco., Plant J., 12, pp1223-1230, 1997). GFP 단백질과 NtTLP1::GFP 혼합 단백질의 위치는 형광전자현미경을 이용하여 관찰하였다. In order to confirm the possibility of NtTLP1 secretion into the extracellular space, the NtTLP1 :: GFP mixed protein obtained in Experimental Example 3-1 was inserted into onion epithelial cells by applying a method such as Itaya (Itaya, A., Hickman, H., Bao, Y., Nelson, R. and Ding, B., Cell-to-cell trafficking of Cucumber mosaic virus movement protein: green fluorescent protein fusion produced by biolistic gene bombardment in tobacco., Plant J. , 12 , pp 1223-1230, 1997). The location of GFP protein and NtTLP1 :: GFP mixed protein was observed using a fluorescence electron microscope.

상기 실험 수행의 결과, CaMV 35S 프로모터의 제어하에 삽입된 유전자는 양파세포의 상위 상피 세포에서 높은 수준으로 발현하였다. 그 발현 후에 NtTLP1::GFP 혼합 단백질의 형광이 식물세포의 세포막과 세포벽 사이 공간(periphery)에서 처음으로 발견되었으며, 세포기질에서는 낮은 수준으로 관찰되었다(도 8 참고). 한편, GFP 단백질의 형광은 세포내부 전역에 축적되어져 있음을 확인할 수 있었다(도 7 참조). 이러한 결과는 NtTLP1이 세포내부에 위치하였다가 이들 중 몇몇은 세포외부 또는 세포벽으로 분비되었음을 보여주는 것이다.As a result of the experiment, the gene inserted under the control of the CaMV 35S promoter was expressed at high levels in the epithelial cells of onion cells. After its expression, fluorescence of the NtTLP1 :: GFP mixed protein was first detected in the periphery between the cell membrane and the cell wall of the plant cell, and low levels were observed in the cell substrate (see FIG. 8). On the other hand, it was confirmed that the fluorescence of the GFP protein was accumulated throughout the cell (see FIG. 7). These results show that NtTLP1 was located intracellularly and some of them were secreted extracellularly or cell wall.

4-3. 식물세포에서 NtTLP1과 CMV 1의 공동위치 여부 확인4-3. Confirmation of NtTLP1 and CMV 1 Co-location in Plant Cells

식물세포에서 NtTLP1과 CMV 1a 단백질이 공동으로 위치하는지 여부를 확인하기 위하여, 종결코돈만 결실된 전체 CMV 1a cDNA를 RFP의 N 말단에 혼합하여, CMV 1a::RFP의 위치를 형광 전자현미경을 이용하여 확인하였다.In order to confirm whether NtTLP1 and CMV 1a protein are co-located in plant cells, the entire CMV 1a cDNA, which contains only stop codons, is mixed at the N-terminus of RFP, and the position of CMV 1a :: RFP is determined using a fluorescent electron microscope. Confirmed by.

발현 후, 붉은 형광 CMV 1a::RFP가 시토졸에서 집합된 형태로 관찰되었다. 이미 발표된 논문에서 CMV 1a 단백질은 액포막(tonoplasts)과 소포낭막(vascular membrane)에 위치한다고 알려져 있었다(Cillo, F., Roberts, I.M. and Palukaitis, P., In situ localization and tissue distribution of the replication-associated proteins of Cucumber mosaic virus in tobacco and cucumber., J. Virol., 76, pp19654-19664, 2002). After expression, red fluorescent CMV 1a :: RFP was observed in aggregate form in the cytosol. In a previously published paper, CMV 1a protein is known to be located in tonoplasts and vascular membranes (Cillo, F., Roberts, IM and Palukaitis, P., In situ localization and tissue distribution of the replication -associated proteins of Cucumber mosaic virus in tobacco and cucumber., J. Virol ., 76 , pp 19654-19664, 2002).

NtTLP1::GFP와 CMV 1a::RFP 복합체로 상호 형질전환시킨 애기장대 원형질체는 형질전환 24시간 후에 형광 현미경 검사로 관찰하였다. Arabidopsis protoplasts transfected with NtTLP1 :: GFP and CMV 1a :: RFP complexes were observed by fluorescence microscopy 24 hours after transformation.

상기 실험 수행의 결과, 도 6에서 보는바와 같이, NtTLP1::GFP와 CMV 1a::RFP로 상호 형질전환된 애기장대 원형질체의 녹색과 붉은색 신호가 형질전환된 후 24 내지 30시간 사이에서 확인할 수 있었는바, 이는 NtTLP1::GFP와 CMV 1a::RFP 단백질이 결합된 모습으로 명백하게 나타났고 이로서 세포질내에서 두 단백질이 함께 위치함을 확인할 수 있었다. As a result of the experiment, as shown in Figure 6, the green and red signals of Arabidopsis protoplasts transfected with NtTLP1 :: GFP and CMV 1a :: RFP can be confirmed within 24 to 30 hours after transformation It was clearly seen that the NtTLP1 :: GFP and CMV 1a :: RFP proteins were combined, indicating that the two proteins were co-located in the cytoplasm.

실험예 5. 세가지 TLPs의 CMV-encoded 단백질과의 상호 작용 패턴 확인실험Experimental Example 5. Confirmation of interaction pattern of CMV-encoded protein of three TLPs

TLPs는 강산성에서 강염기에 이르기까지 다양한 pH 값을 가지고 있어(range of 3.4 to 12), 산성, 중성, 염기성 TLPs가 존재한다. 이 세가지 타입 모두가 단백질 수준에서 담배에서 동정되어졌다(Koiwa, H., Sato, F. and Yamada, Y., Characterization of accumulation of tobacco PR-5 proteins by IEF-immunoblot analysis. Plant Cell Physiol., 35, pp821-827, 1994). 이 세가지 타입의 TLPs의 서로 다른 물리화학적인 성질에 따라, 그들의 세포에서의 위치도 또한 다르다. 혈관(또는 다른 소낭)의 TLPs가 염기성인 반면, 일반적으로 세포외부에 존재하는 TLPs는 산성이다. 이러한 경향들이 어떤 생물학적인 의의를 갖는지는 아직 밝혀지지 않았다. 이러한 TLPs의 경향들이 CMV 1a 단백질과의 상호작용과의 관련여부를 확인하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.TLPs have varying pH values from strong acidic to strong bases (range of 3.4 to 12), so acidic, neutral and basic TLPs are present. All three types have been identified in tobacco at the protein level (Koiwa, H., Sato, F. and Yamada, Y., Characterization of accumulation of tobacco PR-5 proteins by IEF-immunoblot analysis. Plant Cell Physiol ., 35 , pp 821-827, 1994). Depending on the different physicochemical properties of these three types of TLPs, their positions in their cells also differ. While TLPs in blood vessels (or other vesicles) are basic, in general extracellular TLPs are acidic. The biological significance of these trends is not yet known. The following experiments were conducted to determine whether these trends of TLPs are related to the interaction with the CMV 1a protein.

오스모틴(osmotin, 염기성)과 pTOL1(중성)을 분리하여, GAL4 활성화 부위에 혼합하여 CMV 1a 단백질과의 상호작용을 관찰하였다. 추가적으로 바이러스의 복제 및 운동에서 TLPs의 위치적인 역할을 확인하기 위하여, 세가지 TLPs가 CMV-encoded 단백질, RNA 의존 RNA 폴리머레이즈 2a, CP 및 MP들과 상호작용을 할 수 있는지 여부를 상기 실험예 1에서 수행한 방법과 동일하게 이스트 투 하이브리드 분석을 통하여 관찰하였다. Osmotin (basic) and pTOL1 (neutral) were separated and mixed in the GAL4 activation site to observe the interaction with CMV 1a protein. In addition, in order to confirm the positional role of TLPs in the replication and movement of virus, whether the three TLPs can interact with CMV-encoded protein, RNA-dependent RNA polymerase 2a, CP and MP in Experimental Example 1 The same method was performed through the East to Hybrid analysis.

상기 실험 수행의 결과, 하기 표 2에서 보는 바와 같이 NtTLP1은 CMV 1a 단백질뿐만 아니라 CP, MP와도 상호작용을 하지만, CMV 2a 단백질과는 상호작용을 하지 않음을 확인할 수 있었다. 게다가 NtTLPs, CMV 1a 단백질, CP와의 상호작용은 pBridge 벡터 시스템을 이용한 이스트 쓰리 하이브리드 분석을 통하여 확인하였으나, MP는 이 시스템에서 NtTLP1과 CMV 1a와 복합체를 형성하지 않음을 확인하였다(도 9 참고). 그러나 오스모틴과 pTOL1은 오직 CMV 1a과만 상호작용을 하며, 다른 어떤 단백질과도 상호작용을 하지 않는 것으로 나타났다. 또한 NtTLP1이 TMV 레플리케이즈 또는 TMV-CP와도 상호작용을 할 수 있는지 여부를 확인하였으나, 이들과는 상호작용을 하지 않는 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과들은 NtTLP1이 CMV 바이러스 단백질과 특이적으로 상호작용을 함을 나타내며 이는 CMV의 증식 뿐만 아니라 증식의 속도 및 범위에 까지 영향을 미치는 것임을 보여주는 것이다. As a result of the experiment, as shown in Table 2, NtTLP1 interacted with CP, MP as well as CMV 1a protein, but did not interact with CMV 2a protein. In addition, interaction with NtTLPs, CMV 1a protein, and CP was confirmed by the East Three Hybrid analysis using the pBridge vector system, but it was confirmed that MP did not form a complex with NtTLP1 and CMV 1a in this system (see FIG. 9). Osmotin and pTOL1, however, only interact with CMV 1a and do not interact with any other protein. It was also confirmed whether NtTLP1 could also interact with TMV replicase or TMV-CP, but it was found that it did not interact with them. These results indicate that NtTLP1 specifically interacts with CMV viral proteins, which affects not only the proliferation of CMV but also the rate and extent of proliferation.

효모세포에서 TLPs와 CMV 바이러스성 단백질사이의 상호작용Interaction Between TLPs and CMV Viral Proteins in Yeast Cells CMV 바이러스성 단백질CMV viral protein NtTLP1NtTLP1 pTOL1pTOL1 OsmotinOsmotin 1a1a ++ ++ ++ 2a2a -- -- -- MPMP ++ -- -- CPCP ++ -- --

(주) + : β-갈락토시다아제 활성의 결과 푸른 콜로니+: As a result of the β-galactosidase activity blue colony

- : β-갈락토시다아제 활성의 결과 흰색 콜로니     -: white colony as a result of β-galactosidase activity

실험예 6. CMV 접종에 대한 TLPs의 발현 패턴 Experimental Example 6. Expression Pattern of TLPs for CMV Inoculation

TLPs의 발현 패턴을 담배 식물에서의 RT-PCR 분석으로 관찰하였다. 전체 RNA는 오스벨 등에 기재된 방법(Ausubel, F.M., Brent, R., Kingston, R.E., Moore, D.D., Seidman, J.G., Smith, J. A. and Struhl, K., Short protocols in molecular biology, New York: Wiley, 1995)을 응용하여 4주차 담배 잎에서 분리하였다. RT-PCR 분석을 위하여, cDNA는 MMLV-역전사효소(Promega)와 6-hexamer random primers을 이용하여 상기에서 수득한 전체 RNAs을 처리한 DNase Ⅰ로부터 합성하였다. Expression patterns of TLPs were observed by RT-PCR analysis in tobacco plants. Total RNA is described in Osbel et al. (Ausubel, FM, Brent, R., Kingston, RE, Moore, DD, Seidman, JG, Smith, JA and Struhl, K., Short protocols in molecular biology, New York: Wiley , 1995) was isolated from tobacco leaves at 4 weeks. For RT-PCR analysis, cDNA was synthesized from DNase I treated with the whole RNAs obtained using MMLV-reverse transcriptase (Promega) and 6-hexamer random primers.

NtTLP1(5'- ATGAACTTCCTCAAAAG-3', 5'-TCAAGGGCAGAAGACAAC-3'), pTOL1(5'- ATGAGTCACTTGACAAC-3', 5'-CTACTTGGCCACTTCATG-3'), 오스모틴(5'- ATGGGCAACTTGAGATC-3', 5'-CTACTTAGCCACTTCATC-3'), PR-1(5'- GCGAAAACCTAGCTTGGGGAAG-3', 5'-TATATAACGTGAAATGGACGC-3'), PR-2(5'-CAATGCAGCAACTTACTTGAG-3', 5'- ACTTACGAGAGAAGCAGTAGC-3')을 위해 PCR(94℃에서 3분동안 변성; [94℃에서 1분; 57℃에서 45초; 72℃에서 2분]의 조건으로 25회 annealing; 72℃에서 7분동안 합성)을 25회 수행하였다. NtTLP1 (5'- ATGAACTTCCTCAAAAG-3 ', 5'-TCAAGGGCAGAAGACAAC-3'), pTOL1 (5'- ATGAGTCACTTGACAAC-3 ', 5'-CTACTTGGCCACTTCATG-3'), Osmotin (5'- ATGGGCAACTTGAGATC-3 ', 5' '-CTACTTAGCCACTTCATC-3'), PR-1 (5'- GCGAAAACCTAGCTTGGGGAAG-3 ', 5'-TATATAACGTGAAATGGACGC-3'), PR-2 (5'-CAATGCAGCAACTTACTTGAG-3 ', 5'- ACTTACGAGAGAAGCAGTAGC-3') 25 PCR was performed for 25 times under conditions of denaturation at 94 ° C. for 3 minutes; [1 minute at 94 ° C .; 45 seconds at 57 ° C .; 2 minutes at 72 ° C.]; .

또한 카보런덤(carborundum)을 문질렀을때 발생하는 어떤 잘못 유도된 TLP 유전자 발현(any wounding-induced TLP gene)의 가능성을 배제하기 위하여, 가접종 처리를 대조구로서 유도하였다. In addition, in order to rule out the possibility of any wounding-induced TLP gene that occurs when rubbing the carborundum, the temporary immunization treatment was induced as a control.

상기 실험 수행의 결과, 도 10에서 보는 바와 같이, 가접종된 잎에서는 TLP 유전자의 어떤 측정할만한 축적도 확인할 수 없었다. NtTLP1 전사는 CMV 접종 1일 후부터 축적되어, 5일째에 가장 많이 축적되었다. 유사한 유전자 발현의 패턴이 비록 몇몇 변화가 있기는 하지만, 오스모틴과 pTOL1의 경우에서도 관찰할 수 있었다. 오스모틴의 경우, 전사는 CMV 접종 1일째(on day 1)에 관측되었고, 5일 후까지 많이 증가하였으며, 반대로 pTOL1의 전사는 CMV 접종 후 1일째에 관찰되고, 비록 감소가 4일째부터 줄어드는 수준이 둔해지기는 하나 5일 후까지 유전자 발현 수준의 변화가 없었다. CMV 바이러스 유전자의 발현은 CMV 증식의 양성대조군으로 사용된 CMV RNAs의 보존된 3´말단의 관찰을 통해 확인할 수 있었다. 또한 CMV에 감염반응동안 유도되어지는 것으로 알려진 PR-1과 PR-2의 유전자 발현 패턴이 밝혀졌다(Whitham et al., 2003). 18S rRNA의 수준은 cDNA quantity를 위한 내부적 표준으로 추정된다. 추가적으로 CMV 감염이 유도하는 CMV 1a와 PRs사이의 상호작용이 PRs의 일반적인 성질인지여부를 확인하기 위하여, CMV 1a와 두 PRs(PR-1 and PR-2)의 상호작용을 측정한 결과, PR-1 뿐만 아니라 PR-2는 CMV 1a 단백질과 상호작용 하지 않는 것으로 밝혀졌다(data not shown). As a result of the experiment, as shown in FIG. 10, no measurable accumulation of TLP gene was found in the temporarily vaccinated leaves. NtTLP1 transcription accumulated from 1 day after CMV inoculation and accumulated the most at 5 days. Similar patterns of gene expression could be observed in the case of osmotin and pTOL1, although there are some changes. In the case of osmotin, transcription was observed on day 1 of CMV vaccination (on day 1) and increased significantly up to 5 days later, whereas transcription of pTOL1 was observed on day 1 after CMV vaccination, although the decrease decreased from day 4 This dullness did not change gene expression levels until after 5 days. Expression of CMV viral genes was confirmed by observation of the conserved 3 ′ ends of CMV RNAs used as positive controls for CMV proliferation. In addition, gene expression patterns of PR-1 and PR-2, which are known to be induced during CMV infection, have been identified (Whitham et al., 2003). The level of 18S rRNA is estimated as an internal standard for cDNA quantity. Additionally, to determine whether the interaction between CMV 1a and PRs induced by CMV infection is a general property of PRs, the interaction between CMV 1a and two PRs (PR-1 and PR-2) was measured. PR-2 as well as 1 was not found to interact with the CMV 1a protein (data not shown).

상기 결과들로 세가지 타입의 서로 다른 TLP 유전자 모두가 CMV 감염의 반응으로 유도되어지는 것을 확인할 수 있었다. These results confirm that all three types of different TLP genes are induced in response to CMV infection.

실험예 7. CMV 감염에 대한 NtTLP1을 과발현시킨 트랜스제닉 담배 식물의 감염 정도의 변화관찰 Experimental Example 7 Observation of Changes in Infection Levels of Transgenic Tobacco Plants Overexpressing NtTLP1 Against CMV Infection

in planta에서의 NtTLP1의 생물학적 기능을 더 관찰하기위하여, 센스와 안티센스-오리엔트 NtTLP1 트렌스제닉 식물(sense and antisense-oriented NtTLP1 transgenic tobacco plants)을 생산하였고, 하기와 같은 방법으로 분석하였다.To further observe the biological function of NtTLP1 in planta , sense and antisense-orientated NtTLP1 transgenic tobacco plants were produced and analyzed in the following manner.

담배의 형질전환에 이용되었던 플라스미드는 전체 NtTLP1 cDNA의 센스와 안티센스 오리엔테이션으로 구성되어졌고, 바이너리 벡터(binary vector)인 pMBP2(Han, S.J., Cho, H.Y., You J.S., Nam Y.W., Park E.K., Shin J.S., Park Y.I., Park W.M. and Paek K.H., Gene silencing-mediated resistance in transgenic tobacco plants carrying potato virus Y coat protein gene., Mol. Cells, 9, pp376-383, 1999)의 폴리링커 사이트(polylinker site)에 클론되어졌다. 그 구성체(construct)는 호에케마 등에 기재된 아그로박테리움 매개 형질전환(Agrobacterium-mediated transformations)을 이용하여 담배 식물(tobacco cv Smasun NN)로 삽입되어졌다(Hoekema, A., Hirsch, P., Hooykaas, P.J.J. and Schilperoort, R., A binary plant vector strategy based on separation of vir- and T-region of the Agrobacterium tumefaciens Ti-plasmid., Nature, 303, pp179-180, 1983). The plasmids used for the transformation of tobacco consisted of the sense and antisense orientation of the entire NtTLP1 cDNA, and the binary vector pMBP2 (Han, SJ, Cho, HY, You JS, Nam YW, Park EK, Shin JS). , cloned into the polylinker site (polylinker site) of the YI Park, Park WM and Paek KH, gene silencing-mediated resistance in transgenic tobacco plants carrying potato virus Y coat protein gene., Mol. Cells, 9, pp376-383, 1999) It was done. The construct was inserted into the tobacco plant (tobacco cv Smasun NN) using Agrobacterium-mediated transformations described in Hoekema et al. (Hoekema, A., Hirsch, P., Hooykaas) , PJJ and Schilperoort, R., A binary plant vector strategy based on separation of vir- and T-region of the Agrobacterium tumefaciens Ti-plasmid., Nature , 303 , pp179-180, 1983).

7-1. RT-PCR 실험7-1. RT-PCR Experiment

센스 와 안티센스 트랜스제닉 담배 식물 모두에서 RNA를 추출하여 상기 실험예 5에서 행한 RT-PCR과 동일한 방법으로 수행하여 RNA를 분석하였다.RNA was extracted from both sense and antisense transgenic tobacco plants and RNA was analyzed by the same method as RT-PCR performed in Experimental Example 5.

7-2. 웨스턴 블랏 분석7-2. Western blot analysis

트랜스제닉 식물에서의 총 잎 단백질을 NtTLP1을 위한 폴리클로날 항체을 사용하여 웨스턴 블랏에서 측정하였다.Total leaf protein in transgenic plants was measured in Western blot using polyclonal antibodies for NtTLP1.

총 가용성 잎 단백질은 Lindbo 등의 방법을 응용하여 T1 트랜스제닉 담배 식물의 잎 조직으로부터 추출하였다(Lindbo, J.A. and Dougherty, W.G., Pathogen-derived resistance to potyvirus: Immune and resistant phenotypes in transgenic tobacco expressing altered forms of a potyvirus coat protein nucleotide sequence. Mol. Plant Microbe Interact., 5, pp144-153, 1992). 그 단백질의 농도는 브래드포드 분석(Bradford assay)로 정량하였고, 12% 폴리아크릴아마이드 젤상에서 분리하고, Hoefer SemiPhor(Amersham Pharmacia Biotech)를 사용하여 polyvinylidene difluoride membranes(Millipore)로 수송하였다. 라 등의 방법을 응용하여 막에서 조직으로의 단백질을 항체면역방응 블랏 분석을 하였다(La, Y.J, Han J.H., Sim, G.B., Kim, B.D. and Ahn, K.K., Detection of cymbidum mosaic virus and odontoglossum ringspot virus in orchid plants by tissue-blot immunoassay., J. Kor. Soc. Hort. Sci., 40, pp481-484, 1999). NtTLP1에 대한 제1차 항체는 3 g/ml의 농도에서 사용하였으며, 그 후 1 g/ml 농도의 제2차 항체(anti-goat-rat IgG conjugated with alkaline phosphatases, Sigma)를 처리하였다. Total soluble leaf protein was extracted from the leaf tissues of T1 transgenic tobacco plants using Lindbo et al. (Lindbo, JA and Dougherty, WG, Pathogen-derived resistance to potyvirus: Immune and resistant phenotypes in transgenic tobacco expressing altered forms of a potyvirus coat protein nucleotide sequence. Mol . Plant Microbe Interact., 5, pp144-153, 1992). The concentration of the protein was quantified by Bradford assay, separated on 12% polyacrylamide gels and transported to polyvinylidene difluoride membranes (Millipore) using Hoefer SemiPhor (Amersham Pharmacia Biotech). Antibody immunoassay blot analysis of proteins from membrane to tissue was performed using La's method (La, YJ, Han JH, Sim, GB, Kim, BD and Ahn, KK, Detection of cymbidum mosaic virus and odontoglossum ringspot virus). in orchid plants by tissue-blot immunoassay., J. Kor . Soc . Hort . Sci ., 40 , pp 481-484, 1999). The primary antibody against NtTLP1 was used at a concentration of 3 g / ml, and then treated with a secondary antibody (anti-goat-rat IgG conjugated with alkaline phosphatases, Sigma) at a concentration of 1 g / ml.

상기 실험 수행의 결과, 도 11는 트렌스제닉 식물에서의 RNA 와 단백질 발현 수준을 RT-PCR과 웨스턴 블랏 분석을 한 결과로서, 형질전환되지 않은 식물에서는 내생적인(endogeneous) NtTLP1 유전자 발현의 수준이 낮았으며, 안티센스 트랜스제닉 담배 식물에서는 낮은 내생적인(endogeneous) NtTLP1 유전자 발현의 수준이 감소되었다. 반면, 센스 트랜스제닉 담배 식물에서의 NtTLP1의 유전자 발현 수준은 현저하게 증가하였다. 안티센스 트랜스제닉 담배 식물에서는 유의성있는 NtTLP1 단백질 측정이 불가한 반면, 센스 트랜스제닉 담배 식물에서는 상당히 많은 양의 NtTLP1 단백질을 확인할 수 있었다.As a result of performing the experiment, Figure 11 shows the results of RT-PCR and Western blot analysis of RNA and protein expression levels in transgenic plants, where the level of endogeneous NtTLP1 gene expression was low in untransformed plants. In addition, the levels of low endogeneous NtTLP1 gene expression were reduced in antisense transgenic tobacco plants. In contrast, gene expression levels of NtTLP1 in sense transgenic tobacco plants increased significantly. Significant amounts of NtTLP1 protein were found in sense transgenic tobacco plants, whereas significant NtTLP1 protein measurement was not possible in antisense transgenic tobacco plants.

7-3. 엘리사(ELISA) 실험 7-3. ELISA experiment

NtTLP1 트랜스제닉 담배 식물이 바이러스의 접종에 대한 변경된 반응을 보이는지 여부를 관찰하였다. 각 독립된 라인마다 10개의 6개의 잎 단계의 트랜스제닉 담배 T1 식물과 10개의 비 형질전환대조군의 4장의 잎들을 CMV로 감염시키고 바이러스의 증식을 관찰하였다.It was observed whether the NtTLP1 transgenic tobacco plants exhibited an altered response to the inoculation of the virus. In each independent line, 10 leaves of 6 transgenic tobacco T1 plants and 4 leaves of 10 non-transgenic controls were infected with CMV and the virus proliferated.

처음에 CP(coat proteins)의 축적패턴을 실험하였다. 감염후의 다양한 시점에서 감염된 식물의 접종엽과 접종엽의 상엽 둘다 실험하였고, CMV-Kor CP의 축적정도를 닷 ELISA 테스트를 실시하였다.Initially, the accumulation pattern of CP (coat proteins) was tested. At various time points after infection, both the inoculated leaves of the infected plants and the upper leaves of the inoculated leaves were tested, and the dot ELISA test was performed for the accumulation of CMV-Kor CP.

간접적인 엘리사 테스트(ELISA)는 CMV 관측에 수행되어졌다. 모든 시약들은 마이크로티터 플레이트상에서 차단단계(200㎕/well)를 제외하고 150㎕/well로 사용하였다. 잎 디스크(8 mm diameter)는 마이크로센트리퓨즈 튜브(microcentrifuge tube)에 넣어두고 200㎕의 추출 완충액(0.1 M Tris-HCl with 1% sodium sulfite, pH 7.4)에서 글라인더로 분말화하였다. pH 9.8에서 세배의 0.15M 카보네이트 완충액으로 희석시킨 추출액은 37℃에서 3시간동안 웰에서 배양하였다. pH 7.4에서 0.85% 염화나트륨과 0.05% Tween-20(TBST)을 함유한 0.01 M Tris-HCl로 3회 세척한 후, 그 플레이트는 pH 7.4에서 0.85% 염화나트륨(TBS)를 가진 0.1 M Tris-HCl에서 1% BSA로 40분동안 차단시켰다. 항원을 첨가하여 배양을 시킨 후, 플레이트는 TBST로 세척하고, 3㎍/㎖의 CMV 항체를 첨가하여 2시간동안 배양하였다. 그 플레이트는 다시 세척하고 1㎍/㎖의 2차 항체를 첨가하여 다시 배양하였다. TBST로 3회의 세척후, pH 9.8에서 0.2 M carbonate buffer에 p-nitrophenyl phosphate (1 mg/ml)을 포함한 기질 용액을 첨가하였고, 첨가후 30분 뒤에 ELISA Reader (Bio-Rad)로 A405 nm에서 측정하였다.Indirect ELISA tests (ELISA) were performed on CMV observations. All reagents were used at 150 μl / well except for the blocking step (200 μl / well) on microtiter plates. Leaf disks (8 mm diameter) were placed in a microcentrifuge tube and powdered with a grinder in 200 μl of extraction buffer (0.1 M Tris-HCl with 1% sodium sulfite, pH 7.4). Extracts diluted with threefold 0.15M carbonate buffer at pH 9.8 were incubated in wells at 37 ° C. for 3 hours. After three washes with 0.01 M Tris-HCl containing 0.85% sodium chloride and 0.05% Tween-20 (TBST) at pH 7.4, the plate was washed with 0.1 M Tris-HCl with 0.85% sodium chloride (TBS) at pH 7.4. Blocked with 1% BSA for 40 minutes. After incubation with the addition of the antigen, the plates were washed with TBST and incubated for 2 hours with the addition of 3 μg / ml of CMV antibody. The plate was washed again and incubated again with the addition of 1 μg / ml secondary antibody. After washing three times with TBST, a substrate solution containing p-nitrophenyl phosphate (1 mg / ml) was added to 0.2 M carbonate buffer at pH 9.8, and 30 minutes after addition at A 405 nm with ELISA Reader (Bio-Rad). Measured.

상기 실험 수행의 결과, 도 12에서 보는 바와 같이, 센스 트랜스제닉 담배 식물의 접종된 잎의 CMV-Kor CP의 축적은 비형질전환 식물과 비교하였을 때 9-38% 감소된 수준이었다. 비슷한 결과가 감염된 후 12일 까지 비접종된 상위 잎에서도 나타났다(도 13 참조). 접종 후 16일 후, NtTLP1-과발현 트랜스제닉 식물이 대조군과 비슷한 정도의 민감성을 나타내었다(도 13 참조). As a result of the experiment, as shown in Figure 12, the accumulation of CMV-Kor CP in the inoculated leaves of the sense transgenic tobacco plants was 9-38% reduced compared to the non-transgenic plants. Similar results were seen in upper leaves vaccinated up to 12 days after infection (see FIG. 13). After 16 days of inoculation, NtTLP1-overexpressing transgenic plants showed a similar sensitivity to controls (see FIG. 13).

7-4. RNA 블랏 분석7-4. RNA blot analysis

또한, 감염 후 6일된 비접종된 상위 잎(the uninoculated upper leaf tissue at 6 DPI)에서의 바이러스 RNA 축적에 대한 RNA 블랏 분석을 실시하였다. Also, RNA blot analysis was performed for viral RNA accumulation in the uninoculated upper leaf tissue at 6 DPI 6 days post infection.

상기 실험 수행의 결과, 도 14에서 보는 바와 같이 센스 트랜스제닉 담배 식물에서 CMV RNA 축적의 정도가 비형질전환체의 그것보다 4 -23% 감소되었다. 반면, 안티센스 트랜스제닉 담배 식물은 CMV RNA 축적 또는 CP 축적 패턴 모두와 관련하여 영향을 받지 않았다. 이러한 결과들로 NtTLP1 과발현이 CMV 증식을 저해함을 확인할 수 있다. As a result of the above experiment, the degree of CMV RNA accumulation in sense transgenic tobacco plants was reduced by 4 -23% compared to that of the nontransformants as shown in FIG. In contrast, antisense transgenic tobacco plants were unaffected with respect to both CMV RNA accumulation or CP accumulation patterns. These results confirm that NtTLP1 overexpression inhibits CMV proliferation.

상술한 바와 같이, 본 발명의 NtTLP1(Nicotiana tabacum thaumatin-like protein 1)은 니코티아나 타바컴으로부터 부닐된 PR 단백질의 PR-5 그룹에 속하는 단백질로 CMV 1a 단백질과 상호작용을 하는 숙주인자로서, in vitro 뿐만 아니라 in planta에서 CMV 1a 단백질과 직접적인 상호작용을 하며, 또한 NtTLP1 유전자 발 현은 CMV의 공격의 결과물이며, NtTLP1 유전자를 과발현시킨 형질전환 식물이 CMV 감염에 대한 민감성이 현저히 감소되고, NtTLP1이 효모에서 CMV MP와 CP와 상호작용하므로 NtTLP1은 CMV 바이러스의 복제 및 이동을 저해하여 CMV에 대한 항바이러스 단백질로서 기능하기에 이를 포함하여 CMV 항바이러스제로서 이용이 가능하다. 또한 NtTLP1의 full-length cDNA를 함유한 pMBP2 재조합 벡터로 형질전환되어 NtTLP1을 과발현시킴으로서 오이모자이크 바이러스에 대한 저항성을 갖는 트랜스제닉 담배 식물을 제조에 이용하여 오이모자이크 바이러스에 대한 피해를 줄일 수 있다.As described above, NtTLP1 (Nicotiana tabacum thaumatin-like protein 1) of the present invention as a host factor of the CMV 1a protein interacting with a protein belonging to the PR-5 group of the PR protein bunil from Nikko tiahna other bakeom, in NtTLP1 gene expression is directly the result of CMV attack in vitro as well as in planta , and transgenic plants overexpressing NtTLP1 gene have significantly reduced susceptibility to CMV infection, and NtTLP1 Since yeast interacts with CMV MP and CP, NtTLP1 inhibits the replication and migration of CMV virus and functions as an antiviral protein for CMV, which can be used as a CMV antiviral agent. In addition, by transgenic with pMBP2 recombinant vector containing the full-length cDNA of NtTLP1 and overexpressing NtTLP1, transgenic tobacco plants having resistance to the cucumber mosaic virus can be used in manufacturing to reduce damage to the cucumber mosaic virus.

<110> Korea University Industry and Academy Cooperation Foundation <120> An antiviral agent comprising NtTLP1 isolated from Nicotiana tabacum to CMV infection <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 681 <212> DNA <213> Nicotiana tabacum <220> <221> CDS <222> (1)..(678) <400> 1 atg aac ttc ctc aaa agc ttc ccc ttt ttt gcc ttc ctt tat ttt ggc 48 Met Asn Phe Leu Lys Ser Phe Pro Phe Phe Ala Phe Leu Tyr Phe Gly 1 5 10 15 caa tac ttt gta gct gtt act cat gct gcc act ttt gac att gtc aac 96 Gln Tyr Phe Val Ala Val Thr His Ala Ala Thr Phe Asp Ile Val Asn 20 25 30 aaa tgc acc tac aca gtc tgg gcc gcg gcc tct cca ggt gga ggc agg 144 Lys Cys Thr Tyr Thr Val Trp Ala Ala Ala Ser Pro Gly Gly Gly Arg 35 40 45 cgg ctc gac tca ggc caa tct tgg agc att aat gtg aac cca gga aca 192 Arg Leu Asp Ser Gly Gln Ser Trp Ser Ile Asn Val Asn Pro Gly Thr 50 55 60 gtc cag gct cgc att tgg ggt cga acc aat tgc aac ttc gat ggc agt 240 Val Gln Ala Arg Ile Trp Gly Arg Thr Asn Cys Asn Phe Asp Gly Ser 65 70 75 80 ggc cga ggt aat tgt gag act gga gac tgt aac ggg atg tta gag tgt 288 Gly Arg Gly Asn Cys Glu Thr Gly Asp Cys Asn Gly Met Leu Glu Cys 85 90 95 caa ggc tat gga aaa gca cct aac act tta gct gaa ttt gca ctt aat 336 Gln Gly Tyr Gly Lys Ala Pro Asn Thr Leu Ala Glu Phe Ala Leu Asn 100 105 110 caa ccc aat cag gac ttt gtc gac atc tct ctt gtt gat gga ttt aac 384 Gln Pro Asn Gln Asp Phe Val Asp Ile Ser Leu Val Asp Gly Phe Asn 115 120 125 atc ccc atg gaa ttc agc ccg acc aat gga gga tgt cgt aat ctc aga 432 Ile Pro Met Glu Phe Ser Pro Thr Asn Gly Gly Cys Arg Asn Leu Arg 130 135 140 tgc aca gca cct att aac gaa caa tgc cca gca cag ttg aaa aca caa 480 Cys Thr Ala Pro Ile Asn Glu Gln Cys Pro Ala Gln Leu Lys Thr Gln 145 150 155 160 ggt gga tgt aac aac cca tgt act gtg ata aaa acc aat gaa tat tgt 528 Gly Gly Cys Asn Asn Pro Cys Thr Val Ile Lys Thr Asn Glu Tyr Cys 165 170 175 tgt aca aat ggg cct gga tca tgt ggg cct act gat ttg tcg aga ttt 576 Cys Thr Asn Gly Pro Gly Ser Cys Gly Pro Thr Asp Leu Ser Arg Phe 180 185 190 ttt aag gaa aga tgc cct gat gct tat agt tat cca cag gat gat cca 624 Phe Lys Glu Arg Cys Pro Asp Ala Tyr Ser Tyr Pro Gln Asp Asp Pro 195 200 205 acc agt ttg ttt acg tgt cct tct ggt act aat tac agg gtt gtc ttc 672 Thr Ser Leu Phe Thr Cys Pro Ser Gly Thr Asn Tyr Arg Val Val Phe 210 215 220 tgc cct tg a 681 Cys Pro 225 <210> 2 <211> 226 <212> PRT <213> Nicotiana tabacum <400> 2 Met Asn Phe Leu Lys Ser Phe Pro Phe Phe Ala Phe Leu Tyr Phe Gly 1 5 10 15 Gln Tyr Phe Val Ala Val Thr His Ala Ala Thr Phe Asp Ile Val Asn 20 25 30 Lys Cys Thr Tyr Thr Val Trp Ala Ala Ala Ser Pro Gly Gly Gly Arg 35 40 45 Arg Leu Asp Ser Gly Gln Ser Trp Ser Ile Asn Val Asn Pro Gly Thr 50 55 60 Val Gln Ala Arg Ile Trp Gly Arg Thr Asn Cys Asn Phe Asp Gly Ser 65 70 75 80 Gly Arg Gly Asn Cys Glu Thr Gly Asp Cys Asn Gly Met Leu Glu Cys 85 90 95 Gln Gly Tyr Gly Lys Ala Pro Asn Thr Leu Ala Glu Phe Ala Leu Asn 100 105 110 Gln Pro Asn Gln Asp Phe Val Asp Ile Ser Leu Val Asp Gly Phe Asn 115 120 125 Ile Pro Met Glu Phe Ser Pro Thr Asn Gly Gly Cys Arg Asn Leu Arg 130 135 140 Cys Thr Ala Pro Ile Asn Glu Gln Cys Pro Ala Gln Leu Lys Thr Gln 145 150 155 160 Gly Gly Cys Asn Asn Pro Cys Thr Val Ile Lys Thr Asn Glu Tyr Cys 165 170 175 Cys Thr Asn Gly Pro Gly Ser Cys Gly Pro Thr Asp Leu Ser Arg Phe 180 185 190 Phe Lys Glu Arg Cys Pro Asp Ala Tyr Ser Tyr Pro Gln Asp Asp Pro 195 200 205 Thr Ser Leu Phe Thr Cys Pro Ser Gly Thr Asn Tyr Arg Val Val Phe 210 215 220 Cys Pro 225 <110> Korea University Industry and Academy Cooperation Foundation <120> An antiviral agent comprising NtTLP1 isolated from Nicotiana          tabacum to CMV infection <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 681 <212> DNA <213> Nicotiana tabacum <220> <221> CDS (222) (1) .. (678) <400> 1 atg aac ttc ctc aaa agc ttc ccc ttt ttt gcc ttc ctt tat ttt ggc 48 Met Asn Phe Leu Lys Ser Phe Pro Phe Phe Ala Phe Leu Tyr Phe Gly   1 5 10 15 caa tac ttt gta gct gtt act cat gct gcc act ttt gac att gtc aac 96 Gln Tyr Phe Val Ala Val Thr His Ala Ala Thr Phe Asp Ile Val Asn              20 25 30 aaa tgc acc tac aca gtc tgg gcc gcg gcc tct cca ggt gga ggc agg 144 Lys Cys Thr Tyr Thr Val Trp Ala Ala Ala Ser Pro Gly Gly Gly Arg          35 40 45 cgg ctc gac tca ggc caa tct tgg agc att aat gtg aac cca gga aca 192 Arg Leu Asp Ser Gly Gln Ser Trp Ser Ile Asn Val Asn Pro Gly Thr      50 55 60 gtc cag gct cgc att tgg ggt cga acc aat tgc aac ttc gat ggc agt 240 Val Gln Ala Arg Ile Trp Gly Arg Thr Asn Cys Asn Phe Asp Gly Ser  65 70 75 80 ggc cga ggt aat tgt gag act gga gac tgt aac ggg atg tta gag tgt 288 Gly Arg Gly Asn Cys Glu Thr Gly Asp Cys Asn Gly Met Leu Glu Cys                  85 90 95 caa ggc tat gga aaa gca cct aac act tta gct gaa ttt gca ctt aat 336 Gln Gly Tyr Gly Lys Ala Pro Asn Thr Leu Ala Glu Phe Ala Leu Asn             100 105 110 caa ccc aat cag gac ttt gtc gac atc tct ctt gtt gat gga ttt aac 384 Gln Pro Asn Gln Asp Phe Val Asp Ile Ser Leu Val Asp Gly Phe Asn         115 120 125 atc ccc atg gaa ttc agc ccg acc aat gga gga tgt cgt aat ctc aga 432 Ile Pro Met Glu Phe Ser Pro Thr Asn Gly Gly Cys Arg Asn Leu Arg     130 135 140 tgc aca gca cct att aac gaa caa tgc cca gca cag ttg aaa aca caa 480 Cys Thr Ala Pro Ile Asn Glu Gln Cys Pro Ala Gln Leu Lys Thr Gln 145 150 155 160 ggt gga tgt aac aac cca tgt act gtg ata aaa acc aat gaa tat tgt 528 Gly Gly Cys Asn Asn Pro Cys Thr Val Ile Lys Thr Asn Glu Tyr Cys                 165 170 175 tgt aca aat ggg cct gga tca tgt ggg cct act gat ttg tcg aga ttt 576 Cys Thr Asn Gly Pro Gly Ser Cys Gly Pro Thr Asp Leu Ser Arg Phe             180 185 190 ttt aag gaa aga tgc cct gat gct tat agt tat cca cag gat gat cca 624 Phe Lys Glu Arg Cys Pro Asp Ala Tyr Ser Tyr Pro Gln Asp Asp Pro         195 200 205 acc agt ttg ttt acg tgt cct tct ggt act aat tac agg gtt gtc ttc 672 Thr Ser Leu Phe Thr Cys Pro Ser Gly Thr Asn Tyr Arg Val Val Phe     210 215 220 tgc cct tg a 681 Cys pro 225 <210> 2 <211> 226 <212> PRT <213> Nicotiana tabacum <400> 2 Met Asn Phe Leu Lys Ser Phe Pro Phe Phe Ala Phe Leu Tyr Phe Gly   1 5 10 15 Gln Tyr Phe Val Ala Val Thr His Ala Ala Thr Phe Asp Ile Val Asn              20 25 30 Lys Cys Thr Tyr Thr Val Trp Ala Ala Ala Ser Pro Gly Gly Gly Arg          35 40 45 Arg Leu Asp Ser Gly Gln Ser Trp Ser Ile Asn Val Asn Pro Gly Thr      50 55 60 Val Gln Ala Arg Ile Trp Gly Arg Thr Asn Cys Asn Phe Asp Gly Ser  65 70 75 80 Gly Arg Gly Asn Cys Glu Thr Gly Asp Cys Asn Gly Met Leu Glu Cys                  85 90 95 Gln Gly Tyr Gly Lys Ala Pro Asn Thr Leu Ala Glu Phe Ala Leu Asn             100 105 110 Gln Pro Asn Gln Asp Phe Val Asp Ile Ser Leu Val Asp Gly Phe Asn         115 120 125 Ile Pro Met Glu Phe Ser Pro Thr Asn Gly Gly Cys Arg Asn Leu Arg     130 135 140 Cys Thr Ala Pro Ile Asn Glu Gln Cys Pro Ala Gln Leu Lys Thr Gln 145 150 155 160 Gly Gly Cys Asn Asn Pro Cys Thr Val Ile Lys Thr Asn Glu Tyr Cys                 165 170 175 Cys Thr Asn Gly Pro Gly Ser Cys Gly Pro Thr Asp Leu Ser Arg Phe             180 185 190 Phe Lys Glu Arg Cys Pro Asp Ala Tyr Ser Tyr Pro Gln Asp Asp Pro         195 200 205 Thr Ser Leu Phe Thr Cys Pro Ser Gly Thr Asn Tyr Arg Val Val Phe     210 215 220 Cys pro 225  

Claims (4)

오이모자이크 바이러스(CMV, Cucumber mosaic virus)에 대한 항바이러스 활성을 갖는 서열번호 1의 유전자 서열에 의해 코딩되는 NtTLP1(Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1). Nicotiana tabacum Thaumatin-like protein 1 (NtTLP1) encoded by the gene sequence of SEQ ID NO: 1 having antiviral activity against Cucumber mosaic virus (CMV). 제 1항에 있어서, 상기 NtTLP1은 니코티아나 타바컴으로부터 분리된 PR-5 그룹에 속하는 것임을 특징으로 하는 단백질.According to claim 1, wherein the NtTLP1 protein, characterized in that belonging to the PR-5 group isolated from nicotiana tabacum. 오이모자이크 바이러스에 대한 항바이러스 활성을 갖는 서열번호 1의 유전자 서열에 의해 코딩되는 NtTLP1을 유효성분으로 함유하는 항바이러스제.An antiviral agent containing NtTLP1 encoded by the gene sequence of SEQ ID NO: 1 having antiviral activity against cucumber mosaic virus as an active ingredient. 서열번호 1의 유전자 서열을 함유한 pMBP2 재조합 벡터로 형질전환되어 NtTLP1을 과발현시킴으로서 오이모자이크 바이러스에 대한 저항성을 갖는 트랜스제닉 담배 식물.A transgenic tobacco plant having resistance to a cucumber mosaic virus by transforming with a pMBP2 recombinant vector containing the gene sequence of SEQ ID NO: 1 and overexpressing NtTLP1.
KR1020050033667A 2005-04-22 2005-04-22 1 An antiviral agent comprising NtTLP1 isolated from Nicotiana tabacum to CMV infection KR100686560B1 (en)

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