진균에서 가장 크고 다기능적이며 역동적인 세포소기관인 액포(vacuoles)는 막 접촉 부위에서 서로 다른 세포소기관들과 연관되어 있으며 다양한 세포 과정에 참여한다. 액포와 미토콘드리아를 결속하는 막 접촉 부위인 액포-미토콘드리아 패치(vacuole and mitochondria patch, vCLAMP)는 이 두 소기관 간의 상호 작용에 필수적이다. 액포와 미토콘드리아의 기능 손상은 Fusarium verticillioides에서 FB1 생산을 유의하게 억제하였다. 그러나 vCLAMP 복합체가 푸모니신(fumonisin) 생합성을 어떻게 조절하는지에 대한 이해는 아직 알려지지 않았다. 본 연구에서는 F. verticillioides에서 vCLAMP 구성요소 Vam6의 생물학적 기능을 규명하고자 하였다. 그 결과, FvVam6 결실 변이체 ΔFvVam6는 진균의 발달, 스트레스 반응 및 병원성에서 뚜렷한 결함을 나타내었다. 또한 ΔFvVam6에서 비정상적인 액포 형태와 유의하게 감소된 FB1 생산이 관찰되었다. 더 나아가, FvVam6의 생물학적 기능에는 액포 정렬 단백질 39(vacuolar sorting protein 39, Vps39) 2개 도메인과 클라트린(clathrin) 도메인이 중요함을 확인하였으며, 클라트린과 Vps39-2 도메인은 병원성 및 FB1 생산 조절에서 지배적인 역할을 수행하였다. 종합하면, 본 연구는 식물 병원성 진균 F. verticillioides에서 푸모니신 생합성에 있어 vCLAMP의 역할에 대한 이해를 진전시켰다.

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생합성. 우리는 최적화된 미세소관 조립을 갖는 액포 단백질이 Fum1 단백질의 적절한 위치결정과 푸모니신 생성에 결정적으로 중요한 역할을 한다고 결론지었다.

그리고 특정 소단위가 균류 핵에서 핵심 Mediator와 독립적으로 고유한 세포질 기능을 수행할 수 있음을 시사한다.

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Fusarium verticillioides는 옥수수 이삭 및 줄기썩음을 유발하는 가장 중요한 진균 병원체 중 하나로, 전 세계 식량 안보를 약화시킨다. 감염된 종자는 진균이 병원성(virulence) 인자로 생성하는 푸모니신 B1(Fumonisin B1, FB1) 마이코톡신에 의해 오염되기 때문에 대개 섭취에 부적합하다. 진균의 발달과 병원성(병원성, pathogenesis)을 결정하는 분자적 요인을 밝히는 것은 질병의 제어 및 관리에 도움이 될 것이다. Kex2는 골지체에 상주하는 kexin-like 프로프로테인 전환효소로, 일부 중요한 프로프로테인의 활성화에 관여한다. 본 연구에서 우리는 생물정보학 및 기능유전체학 접근법을 통해 F. verticillioides의 발달과 병원성(virulence)과 관련하여 FvKex2를 동정하고 기능적으로 특성화하였다. 그 결과 야생형 및 상보(complemented) 균주에 비해 ∆Fvkex2 돌연변이의 배양 시 생장이 배지에서 유의하게 감소하여, FvKex2가 진균의 정상적인 영양성(vegetative) 성장에 필요함을 확인하였다. 또한 돌연변이는 야생형에 비해 형태적으로 비정상인 구조를 갖는 매우 적은 분생포자(conidia)를 생성하였다. 그러나 kexin-like 단백질은 F. verticillioides의 유성(성적) 번식에서 남성 역할에는 필수적이지 않았다. 반면 FvKEX2 유전자의 부재에서는 상처를 낸 옥수수 줄기 및 사탕수수 잎에서의 병원성이 거의 소실되었는데, 이는 F. verticillioides의 병원성에서 Fvkex2가 필수적인 역할을 한다는 점을 시사한다. 더 나아가 고성능 액체크로마토그래피 분석 결과, ∆Fvkex2 돌연변이는 야생형 및 상보 균주에 비해 FB1 마이코톡신 수준이 유의하게 낮았으며, 이는 돌연변이에서 관찰된 병원성 소실과 일치하였다. 종합하면, 본 연구 결과는 FvKex2가 영양성 성장, FB1 생합성, 그리고 병원성에 대해 중요하지만 F. verticillioides의 유성 번식에는 불필요함을 보여준다. 본 연구는 kexin-like 단백질을 치명적인 옥수수 이삭 및 줄기썩음 질환의 관리에 대한 잠재적 약물 표적(target)으로 제시한다. 추가 연구에서는 FvKex2 활성과 FB1 생합성 유전자 간의 연관성을 규명하는 것을 목표로 해야 한다. KEY POINTS: •kexin-like 단백질 FvKex2는 Fusarium verticillioides의 영양성 성장에 크게 기여한다. •보존된 단백질은 진균의 분생포자 형성(conidiation) 및 분생포자 형태에는 필요하지만 유성 번식에는 불필요하다. •FvKEX2의 결실은 F. verticillioides의 병원성과 마이코톡신 생성 잠재력을 현저히 감소시킨다.

진균에서 가장 크고 다기능적이며 역동적인 세포소기관인 액포(vacuoles)는 막 접촉 부위에서 서로 다른 세포소기관들과 연관되어 있으며 다양한 세포 과정에 참여한다. 액포와 미토콘드리아를 결속하는 막 접촉 부위인 액포-미토콘드리아 패치(vacuole and mitochondria patch, vCLAMP)는 이 두 소기관 간의 상호 작용에 필수적이다. 액포와 미토콘드리아의 기능 손상은 Fusarium verticillioides에서 FB1 생산을 유의하게 억제하였다. 그러나 vCLAMP 복합체가 푸모니신(fumonisin) 생합성을 어떻게 조절하는지에 대한 이해는 아직 알려지지 않았다. 본 연구에서는 F. verticillioides에서 vCLAMP 구성요소 Vam6의 생물학적 기능을 규명하고자 하였다. 그 결과, FvVam6 결실 변이체 ΔFvVam6는 진균의 발달, 스트레스 반응 및 병원성에서 뚜렷한 결함을 나타내었다. 또한 ΔFvVam6에서 비정상적인 액포 형태와 유의하게 감소된 FB1 생산이 관찰되었다. 더 나아가, FvVam6의 생물학적 기능에는 액포 정렬 단백질 39(vacuolar sorting protein 39, Vps39) 2개 도메인과 클라트린(clathrin) 도메인이 중요함을 확인하였으며, 클라트린과 Vps39-2 도메인은 병원성 및 FB1 생산 조절에서 지배적인 역할을 수행하였다. 종합하면, 본 연구는 식물 병원성 진균 F. verticillioides에서 푸모니신 생합성에 있어 vCLAMP의 역할에 대한 이해를 진전시켰다.

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생합성. 우리는 최적화된 미세소관 조립을 갖는 액포 단백질이 Fum1 단백질의 적절한 위치결정과 푸모니신 생성에 결정적으로 중요한 역할을 한다고 결론지었다.