초록 ▼

□ 연구개요
기후 온난화로 인하여 전 세계에서는 질병을 매개하는 모기의 개체수가 점차 증가하고 있으며, 이런 매개체의 증가는 고병원성 바이러스 질병들의 확산으로 이어지고 있는 실정임. 최근 국내에는 해외로부터 유입된 뎅기열 환자가 증가하고 있어 매개 모기에 의한 전염성 질병들이 유행될 가능성이 높아지고 있음. 이러한 매개체들에 의한 전염병 전파를 차단하기 위해서는 매개체 생리 및 생물학적 연구가 선제적으로 필요함. 본 연구의 목표는 뎅기열을 매개하는 흰줄숲모기의 세포외기질인 난각의 형성 분자메커니즘을 구명하고, 나아가 매개체의

□ 연구개요
기후 온난화로 인하여 전 세계에서는 질병을 매개하는 모기의 개체수가 점차 증가하고 있으며, 이런 매개체의 증가는 고병원성 바이러스 질병들의 확산으로 이어지고 있는 실정임. 최근 국내에는 해외로부터 유입된 뎅기열 환자가 증가하고 있어 매개 모기에 의한 전염성 질병들이 유행될 가능성이 높아지고 있음. 이러한 매개체들에 의한 전염병 전파를 차단하기 위해서는 매개체 생리 및 생물학적 연구가 선제적으로 필요함. 본 연구의 목표는 뎅기열을 매개하는 흰줄숲모기의 세포외기질인 난각의 형성 분자메커니즘을 구명하고, 나아가 매개체의 알 형성 과정을 교란하여 개체수를 감소시킬 수 있는 방제 후보 유전자들을 발굴하고자 하는 것임. 따라서, 흰줄숲모기의 난각(eggshell) 형성에 관여하는 다수의 유전자들을 클로닝하고 그 생리 및 생화학 기능을 규명하였으며, 매개체의 밀도를 제어하는데 효율적인 방제 방법을 확보하기 위한 기반 연구를 수행하였음.
• 1단계 연구(2015~2018)에서는 흰줄숲모기의 난각의 형성 과정에 중요한 큐티클탄닝과 키틴대사에 관여하는 필수 유전자들을 클로닝하고 기능 구명 연구를 수행함으로써 해충방제 후보 유전자들을 발굴하고자 하였음.
• 2단계 연구(2018-2020)에서는 흰줄숲모기 알의 난각 형성 과정에서 멜라닌화 및 경화 등에 중요한 유전자들의 기능유전체학적 연구를 통해, tyrosine metabolism의 분자메커니즘을 체계적으로 밝히고 모기 알의 건조저항성 기작을 규명하고자 함. 더하여, RNAi 기반으로 매개체 밀도 제어 기술을 발굴하기 위한 기초 연구를 수행함.
흰줄숲모기 알의 난각 형성과 건조저항성의 분자메커니즘 구명 연구는 전세계적으로 연구가 미흡한 분야로, 국내 연구진이 선도적으로 모기의 세포외기질 생리 및 생화학적 연구를 하게 된다면, 창의적이면서도 국제경쟁력을 갖춘 연구를 수행 할 수 있을 것으로 사료됨. 또한, 난각 형성 기작을 겨냥한 매개체 방제에 대한 기반 연구가 부족하므로, 향 후 새로운 매개체 밀도 저해 및 해충 방제를 위한 기초 지식을 확보하는데 기여 할 수 있을 것임.

□연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표에 따라 흰줄숲모기 난각의 형성 과정을 이해하기 위하여, 투과전자현미경 분석을 이용하여 난각의 초미세구조를 밝히고, 알의 멜라닌화와 건조저항성 획득 시기 등을 분석하였음. 큐티클 탄닝과 키틴대사에 관여하는 유전자들을 클로닝 하였고, 이들 유전자가 알의 멜라닌화, 난각의 발달, 성숙화 및 초미세구조에 미치는 생리적, 생물학적 기능을 연구하였음. 본 연구를 수행하여 얻은 난각 형성 및 알의 건조저항성 획득에 중요한 치사율 높은 유전자들을 활용하여, RNAi 기법을 기반으로 한 매개체의 밀도를 제어할 수 있는 잠재적인 질병매개모기의 방제 원천기술을 확보하고자 하였음. 연차별 연구 계획에 따라서 아래와 같이 연구 결과를 도출함.
• 1차년도(2015): 흰줄숲모기의 알 발달과정동안 난각의 초미세구조를 성공적으로 분석하였으며, 큐티클 탄닝 및 키틴대사에 관여하는 유전자들을 발굴하였음.
• 2차년도 (2016): cuticle tanning pathway에 관여하는 흰줄숲모기의 난소특이적 yellow-g 및 yellow-g2 유전자가 알의 멜라닌화 촉진, eggshell의 경화 및 성숙화, 건조저항성 획득에 중요성을 연구하였음.
• 3차년도 (2017): Chitin metabolism pathway에 관여하는 흰줄숲모기의 Knk 및 Rtv 유전자들을 클로닝하고, 발달과정 및 조직특이적 발현양상을 조사하였음. RNAi를 통하여 AalKnk 와 AalRtv 유전자가 산란이나 부화에 큰 영향을 주지 않음을 확인하였음.
• 4차년도 (2018): 난각 멜리닌화 및 경화 과정에 중요한 AalTH, AalDDC 및 AalY-y 유전자들을 클로닝하고 발생과정 및 조직특이적 유전자 발현양상을 확인하였음, RNAi 후 AalTH의 경우 알이 멜라닌화 되지 않고 AalDDC와 AalY-y는 멜라닌화가 지연되는 것을 확인하였음. 또한, AalTH는 건조저항성 획득에도 중요한 역할을 함을 확인하였음.
• 5차년도(2019): 난각의 endochorion에 특이적인 chorion protein들을 클로닝하고, 발달과정 및 조직특이적 발현 양상을 확인한 결과 이들 유전자는 흡혈한 암컷에서 과발현됨을 알 수 있었음. RNAi 후 산란된 알은 endochorion 형성에 비정상적으로 이루어짐을 확인할 수 있었음.
• 6차년도(2020): dsAalY-y가 결합된 chitosan nanoparticle을 제작하여 유충에 oral feeding하여, 성충 및 알에 나타나는 표현형을 관찰하고, RNAi에 의한 해충방제 가능성을 평가하는 연구를 수행하였음. 향 후 해충 방제에 활용하기 위하여, RNAi 효율 개선과 target 조직으로의 효과적인 전달 방안에 대한 후속 연구가 필요할 것임.

□ 연구결과의 중요성
1) 본 연구는 해외 유입 전염병 뎅기열, 지카 및 치쿤구니아 등을 매개하는 모기의 생리 및 생물학적 연구로서, 국내의 곤충 생리학 및 분자생물학 연구 분야의 발전과 기타 질병매개해충 및 절지동물의 생리학적 연구로의 확대 및 활성화가 가능한 선도적 연구가 될 수 있음.
2) 전 세계적으로 연구가 미흡한 곤충 알의 난각 형성 과정과 큐티클탄닝 및 키틴대사에 관여하는 유전자들의 신규 기능 및 알의 건조저항성 획득 기작을 구명하고, 체계적으로 이해할 수 있는 기회를 마련함과 동시에 국제 저명 학술지에 연구 결과를 게재함으로써 학문적진보에 기여할 것으로 기대함.
3) 국내외에서 연구가 미흡한 곤충의 난각의 형성 기작의 분자메커니즘 구명 연구를 선제적으로 수행하여, 관련 연구 분야 활성화 및 국제 경쟁력 향상을 기대함. 또한, 본 학문 분야의 전문 지식을 지닌 학문 후속세대양성을 통한 국내 연구진들의 연구 능력을 국제화 수준 이상으로 도약할 수 있을 것으로 사료됨.
4) RNAi 기반 질병매개체 밀도 제어에 필요한 다양한 고효율성 표적 유전자 발굴은 매개체의 난각 형성을 저해하는 선택적이고 효율적인 RNAi 기반 매개체 밀도를 제어하기 위한 원천기술을 확보할 수 있을 것으로 기대함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 1.1. 연구의 목적 및 배경 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구결과의 중요성 ... 12
• 3.1. 학문적 및 인력양성 측면 ... 12
• 3.2. 연구 결과 활용 및 기대효과 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 15
• 끝페이지 ... 20