[생물] 식물의 광수용체

 식물에게 있어서 빛은 단순히 광합성을 위한 존재가 아니다. 빛은 식물이 가지고 있는 광수용체에 의해 인지되어 식물체 내의 많은 반응들을 매개하고 조절한다. 애기장대를 비롯한 고등한 식물들은 청색광 수용체와 적색광 수용체를 가지고 있다. 

 식물의 청색광 광수용체에는 크립토크롬(cryptochrome), 포토트로핀(phototropin), 제아크산틴(zeaxanthin)의 세 가지가 속한다. 크립토크롬은 유식물이 땅 밖으로 나올 때 청색광을 인지하여 줄기의 신장을 억제하며, 발달과 생체 리듬을 조절한다. 포토트로핀은 굴광성과 빛에 대한 운동으로 나타나는 엽록체의 운동에 관계하여 단백질 인산화 효소로 작용한다. 제아크산틴은 카로티노이드계의 광수용체로 청색광에 의한 기공개폐에 관여한다고 추측되고 있다. 

 식물의 적색광 광수용체는 피토크롬(phytochrome)이다. 피토크로모빌린(phytochromemobilin)의 이성질체 변환을 통해 적색광을 인지하며, 두 개의 동일한 단위체로 이루어져 있다. 각 단위체는 빛을 인지하는 N-terminal domain과 인산화 효소 활성부위이자 단백질 결합 부위인 C-terminal domain의 두 부분으로 이루어져 있다. 보통 피토크롬을 암호화하는 유전자들은 여러 개가 존재하여 gene family를 형성하는데, 애기장대의 경우 5개의 피토크롬 유전자가 존재한다. 

 피토크롬은 간혹 근적외선에 활성을 띠기도 하나 대부분의 경우 적색광에 의해 활성을 띠고 여러가지 반응을 매개하게 된다. 적색광에 의해 활성화된 피토크롬은 직접 핵으로 들어가 전사조절 단백질과 상호작용 함으로써 식물 유전자 발현의 10~30%를 조절한다. 피토크롬의 대표적인 기능으로는 종자의 발아 유도, 음지회피반응이 있다. 음지회피반응이란 식물이 앞의 식물들에 의해 빛을 받지 못할 때 위로 자라고, 빛을 잘 받을 때는 더 많은 빛을 받기 위해 옆으로 자라는 반응을 말한다. 또한 식물의 개화 조절과 생체시계의 기능에 관여하기도 한다.

참고 자료 출처 

생명과학 8판, 라이프사이언스 / 

http://www.ksmb.or.kr/storage/NewsBoardFiles/172_%ED%8A%B9%EC%A7%91(%EC%B5%9C%EA%B8%B8%EC%A3%BC).PDF