초록 ▼

본 과제에서 꿀벌부채명나방(Galleria mellonella) 유충의 체강으로부터 세 종류의 단백질을 분리∙정제 하였으며, 이들의 생체내 방어기능에 대하여 연구하고자 하였다. 곤충의 면역체계는 세포성 면역반응과 체액성 면역반응으로 구성되어있는데, 앞서 분리∙정제된 세 종류의 단백질들은 이 두 면역반응에서 중요한 역할을 하는 것으로 이번 과제를 통하여 밝혀냈다. 특히, 곤충의 세포성 면역반응에 대한 연구는 nodulation과 encapsulation 과정에 비해 phagocytosis에 대한 연구는 아직 부족한 상태에 있다. 따라

본 과제에서 꿀벌부채명나방(Galleria mellonella) 유충의 체강으로부터 세 종류의 단백질을 분리∙정제 하였으며, 이들의 생체내 방어기능에 대하여 연구하고자 하였다. 곤충의 면역체계는 세포성 면역반응과 체액성 면역반응으로 구성되어있는데, 앞서 분리∙정제된 세 종류의 단백질들은 이 두 면역반응에서 중요한 역할을 하는 것으로 이번 과제를 통하여 밝혀냈다. 특히, 곤충의 세포성 면역반응에 대한 연구는 nodulation과 encapsulation 과정에 비해 phagocytosis에 대한 연구는 아직 부족한 상태에 있다. 따라서 phagocytosis를 매개하는 혈림프내의 opsonin이나 세포막 단백질에 대해서도 별로 알려진 바가 없으며, 나비목에서는 이제까지 phagocytosis에 대한 연구가 거의 수행되지 않았다. 또한, 곤충의 표면에 상처가 생겼을 경우, 병원균 침입에 대항하기 위하여 wound healing이 일어나며 세포성 면역과 체액성 면역반응이 함께 작동된다. 이러한 과정에서 proliferation과 migration이 일어나는데 serine protease inhibitor가 신호전달 과정을 조절한다. 체액성 면역반응에 대하여 PPO system이나 항균 펩타이드에 관한 연구가 활발히 수행되어 왔다. 특히 대부분의 항균 펩타이드는 양전하를 띄는 단백질로서 곤충뿐만 아니라 포유류에서도 가장 중요한 체액성 면역 인자로 알려졌다. 반면에 Gmprotein-24는 음전하를 띄는 단백질로서 이러한 단백질의 항-미생물 성장 억제 작용기전에 대한 연구가 많이 이루어 지지 않았다.
첫 번째로, 유충의 혈림프로부터 미생물들에 결합하는 9 kDa의 단백질을 분리∙정제하여 cDNA cloning한 결과, 나방목 유충의 혈림프에서 발견된 Cationic Protein 8 (CP8)과 높은 homology를 나타내어 GmCP8 (Galleria mellonella Cationic Protein 8)이라 명명하였다. GmCP8은 병원균의 세포벽 성분에 결합하는 특성을 가지고 있으며, 혈구세포를 매개로하는 phagocytosis가 증가되는 것이 실험으로 증명되었다. 따라서, 이 단백질은 prophenoloxidase (PPO) system의 활성화나 항균단백질의 생성과 같은 체액성 면역반응에 기여하기 보다는 사람의 혈액에서 opsonin으로서 역할을 하는 항체나 보체(complement)와 같이 phagocytosis나 encapsulation과 같은 세포성 면역의 활성화에 기여하는 것으로 확인되었다.
둘째, 꿀벌부채명나방 유충의 혈림프로부터 정제된 단백질 분해효소 저해 활성을 지닌 Gm KTPI를 분리하여 cDNA cloning을 통해 전체 구조를 밝히고 발현양상과 함께 protease 억제 특이성을 확인하였다. Gm KTPI는 trypsin에 대하여 특이적으로 저해효과를 나타내었으며, 특히 유충의 중장에 존재하는 트립신 유사 소화효소들을 억제하였다. 결론적으로 Gm KTPI의 생체 내 기능은 크게 두 가지로 요약할 수 있는데, 첫째는 형태변환시기에 중장에서 새어나오거나 비특이적으로 작용하는 트립신 유사 단백질 분해효소 활성을 제어하는 것이며 둘째는 상처치료와 관련하여 유충의 표피와 지방체 세포들에 mitogen으로 작용하여 ERK의 인산화를 유도함으로써 세포증식에 관여하는 것으로 확인되었다.
마지막으로 Gm protein-24로 명명된 유충의 혈림프에서 발견된 24 kDa의 당단백질은 음전하를 띄고 있으며 병원균의 세포막을 파괴하여 죽임으로서 병원균의 성장을 억제하는 것으로 확인되었다. 이 단백질은 병원균의 세포벽 성분 중 특히, lipoteichoic acid (LTA)의 양전하를 띄는 D-ala 부위에 특이적으로 결합하여 활성을 나타내는데, 양전하 항균 펩타이드인 cecropin의 경우 D-ala은 항균 활성을 방해하는 인자로서 알려져 있으며 항균 펩타이드와 반대의 작용 기전을 갖는 것을 실험을 통하여 확인하였다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내·외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 10
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 11
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 11
• Ⅲ. 연구성과 ... 12