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        Isolation and Characterization of Flavanone 3-Hydroxylase Genes from a Korean Raspberry

        Seung Sik Lee(이승식),Eun Mi Lee(이은미),Byung Chull An(안병철),Jae-Young Cho(조재영),Tae-Hoon Kim(김태훈),Yeon Ok Choi(최연옥),Byung Yeoup Chung(정병엽) 한국원예학회 2009 원예과학기술지 Vol.27 No.3

        Flavanone 3-hydroxylase(F3H)는 안토시아닌과 플라보놀 생합성과정의 분기점에서 작용하는 아주 중요한 효소이다. 본 논문에서는 복분자(Rubus coreanus Miquel)로부터 F3H 유전자를 분리 및 특성을 구명하였다. RACE-PCR을 통하여 총 길이 1,098-bp ORF(open reading frame)을 가지는 RcoF3H cDNA를 분리하였으며, 이 유전자는 365개의 아미노산으로 구성되어 있고 약 41.1kDa의 단백질 분자량과 5.45 정도의 등전점을 나타내었다. 이 유전자의 아미노산 서열은 다양한 다른 식물종의 F3H들과 매우 높은 상동성을 나타내었다. RcoF3H는 복분자 내에서 단일 유전자로 존재하였으며 두 개의 인트론과 세 개의 액손으로 구성되어 있었다. RcoF3H 유전자의 전사 발현을 조사한 결과, 꽃, 줄기 및 잎에서 비슷한 수준으로 강하게 발현이 되었고 복분자 열매에서는 발달 단계별로 다른 발현 양상을 나타내었는데, 초기 열매 발달 단계에서는 아주 낮은 발현 수준을 나타내었지만 과숙이 진행이 되면서 강하게 발현이 증가하였다. 결과적으로, 과숙이 진행되는 동안 RcoF3H유전자의 발현이 증가하는 현상은 복분자 열매에서 안토시아닌 축적과 매우 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다. Flavanone 3-hydroxylase (F3H) is one of the key enzymes acting during a bifurcation of the anthocyanin and flavonols branches. Here, we report on the isolation and characterization of an F3H gene from a Korean raspberry (Rubus coreanus Miquel). By rapid amplification of cDNA ends (RACE)-PCR, the full-length cDNA of the RcoF3H gene contains a 1,098-bp open reading frame (ORF) encoding a 365 amino acid protein with a calculated molecular weight of about 41.1 kDa and an isoelectric point (pI) value of 5.45. The comparison of the deduced amino acid sequence of RcoF3H with other F3Hs indicated that the protein is highly homologous with various plant species. The RcoF3H gene exists as a single-copy in R. coreanus and had three exons and two introns. Transcription analysis revealed that RcoF3H was expressed at similar levels in the flower, stem and leaf. In addition, the gene had a different expression pattern during fruit development. At the early stage of fruit development, the expression level was extremely low, but the levels dramatically increased during the progress of ripening. Our results suggest a correlation between anthocyanin accumulation and expression of the RcoF3H gene during the ripening of fruits.

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