루비스코 해체

 

'Rubisco (루비스코) https://infos.tistory.com/7510' 엽록소'는 빛을 받아들이는 역할, Rubisco는 당분으로 전환한다. 웃자람은 엽록소 밀도는 낮고 광수용(LHCI) 밀도는 증가, 부족한 Rubisco는 빛 에너지(e^-, ATP(ADP+인산), NADPH 등)를 다 처리 못함. 루비스코에 의해 당분으로 바뀌지 못한 넘치는 전자(e^-)는 엽록체 내부의 산소와 만나서 활성산소(ROS)를 만든다. 활성산소는 얇아진 큐티클과 연약한 세포벽을 안쪽에서부터 공격하여 파괴합니다. 잎 끝이 타거나 노랗게 뜨는 현상의 내부적 원인이다.

'RCA (Rubisco Activase, 루비스코 활성효소) https://infos.tistory.com/7521' 루비스코는 반응 과정에서 자신의 활성 부위(active site)에 당인산(sugar phosphate) 같은 억제제들이 결합해 버리면 작동을 멈춘다. RCA는 루비스코의 활성 부위에 꽉 끼어있는 억제 물질(예: RuBP, CA1P 등)을 ATP 에너지를 사용하여 물리적으로 떼어낸다. RCA는 루비스코의 입체 구조를 살짝 변형시켜, 이산화탄소가 결합하기 좋은 상태(카바밀화 상태)로 되돌린다. RCA는 빛이 들어오는 낮에는 활발히 작동하여 광합성을 촉진하고, 밤에는 활동을 줄여 에너지를 아낀다. RCA는 열에 매우 약하다, 기온이 조금만 올라가도 RCA가 변성되어 루비스코를 활성화하지 못한다.

'RCV(Rubisco-containing vesicle, 루비스코 함유 소낭) https://infos.tistory.com/7519' 주로 산화 스트레스 대응과 관련이 깊다.
강한 빛이나 고온 등으로 인해 루비스코 단백질이 카르보닐화되는 등 산화적 손상을 입었을 때 발생한다. 활성산소가 많아지면 엽록체 내부의 전위(Potential)가 바뀐다. 그로 인해 엽록체 막의 일부가 주머니처럼 돌출되면서, 그 안에 루비스코들을 쓸어 담는 것이 RCV다. RCV는 정상 또는 산화된 루비스코를 구별하지 않고 한꺼번에 포장(Sequestration)하는 경향이 강하다.

'RCB (Rubisco-containing Body) https://infos.tistory.com/7520' 주로 영양분 재활용을 위한 자가포식(Autophagy) 경로다. 질소 부족이나 암조건(Darkness)과 같은 기아 상태에서 세포가 단백질을 분해해 영양분을 얻으려 할 때 활성화된다.

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'루비스코 해체 https://infos.tistory.com/7522' RCB, RCV로 루비스코를 담아 엽록체 밖으로 내보낸다. 이 주머니를 세포 내 쓰레기 처리장인 액포(Vacuole)로 보낸다. 액포 속의 분해 효소들이 루비스코를 아미노산 단위로 완전히 해체한다.

 

루비스코 해체 조건

RCB
토양에서 질소 공급이 끊기거나, 새로운 상엽(어린 잎)을 만들기 위해 대량의 질소가 필요할 때 효율이 떨어진, 하엽의 루비스코를 해체하여 아미노산(질소와 탄소의 결합체)를 만들어낸다.

RCV
활성산소(ROS)는 주변 단백질을 산화시킨다. 그로 인해 엽록체 막의 일부가 주머니처럼 돌출되면서, RCV가 나타난나고, 정상 또는 산화된 루비스코를 구별하지 않고 한꺼번에 포장(Sequestration)하는 경향이 강하다.

 

해체 과정

1. RCB, RCV로 루비스코를 담아 엽록체 밖으로 내보낸다.
2. 이 주머니를 세포 내 쓰레기 처리장인 액포(Vacuole)로 보낸다.
3. 액포 속의 분해 효소들이 루비스코를 아미노산 단위로 완전히 해체한다.