에틸렌이 과일의 성숙을 촉진하는 분자적 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 흔히 과일에 후숙 작용이 일어날 때 에틸렌 가스가 방출된다고 하던데, 에틸렌이 과일의 성숙을 촉진하는 분자적 원리는 무엇이며, 저장성을 높이기 위해 어떻게 조절할 수 있을까요?
에틸렌의 분자적 원리는 세포 내 신호 전달 경로를 통해 숙성 관련 유전자들의 발현을 활성화하는 것입니다.
에틸렌 분자가 세포의 소포체 막에 있는 에틸렌 수용체(ETR)에 결합하면, 평소 신호를 억제하던 CTR1 단백질의 활성이 멈추게 됩니다. 그리고 CTR1의 억제가 해제되면 EIN2 단백질이 활성화되고, 핵으로 이동하여 핵심 전사 인자인 EIN3/EIL을 안정화시킵니다.
안정화된 EIN3/EIL은 숙성 과정을 직접 지시하는 에틸렌 반응 인자 유전자를 포함한 수많은 표적 유전자들의 발현을 유도하게 되고 이 유전자들이 만들어내는 펙틴 분해 효소나 색소 합성 효소 등이 과일의 연화, 색 변화, 당도 및 향 증가와 같은 실제적인 성숙 현상을 일으키게 됩니다.
에틸렌은 식물 호르몬으로서 세포 내 특정 수용체와 결합하여 숙성에 관여하는 유전자들의 발현을 조절하는 방식으로 과일의 성숙을 촉진합니다. 이 결합은 세포벽을 분해하는 효소, 녹색의 엽록소를 분해하는 효소, 그리고 당을 생성하는 효소 등의 합성을 유도하는 신호 전달 과정을 활성화시켜 과일의 색, 맛, 향, 질감에 변화를 일으킵니다. 저장성을 높이기 위해서는 이러한 에틸렌의 작용을 억제해야 하며, 이는 에틸렌 수용체를 차단하는 물질을 처리하거나, 저온 및 저산소 조건의 통제된 환경에 보관하여 에틸렌 생성을 늦추거나, 저장고 내의 에틸렌 가스를 흡착제를 사용하여 제거하는 방법으로 조절할 수 있습니다.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 과일의 후숙 과정은 대표적인 식물 호르몬 에틸렌(C₂H₄) 의 작용으로 조절됩니다.
에틸렌은 식물세포에서 합성되어 기체 상태로 확산하는 호르몬으로, 과일의 숙성을 스위치처럼 조절하는데요, 우선 과일 세포 내 소포체 막에 위치한 에틸렌 수용체(ETR1)가 에틸렌을 인식하며 에틸렌이 결합하면 수용체의 억제 기능이 풀리면서, 하위 신호전달 경로가 활성화됩니다. 이때 CTR1 단백질이 불활성화되며, EIN2 → EIN3/EIL 전사인자가 차례로 활성화되고 이 전사인자들은 숙성과 관련된 유전자들의 발현을 유도합니다. 성숙과 관련된 유전자들이 발현되면서 세포벽 분해 효소의 작용에 의해 과일이 부드러워지고, 색소 대사 효소로 인해 초록색에서 빨갛거나 노랗게 변화하게 됩니다. 감사합니다.
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