<p>유전자를 자유롭게 다룰 수 있는 유전공학(genetic en-gineering)의 발전에 의해서 곤충의 유전자기능해명도 급속하게 발달하고 있다. 특히 외래유전자를 게놈에 도입하는 기술이 개발되면서 더욱 활발하게 이루어지고 있다. 게놈분석이 완성되지 않은 비모델곤충도 expressed sequence tag(EST)정보와 비교게놈정보를 생물정보학의 기법을 적절하게 이용함으로써, 효과적으로 유전자기능해석과 응용연구를 진행하는 것이 가능하다. 지금까지 초파리을 포함하여 약 4목 20종 이상의 곤충에서 유전자조작이 가능하다.</p><p>현재의 유전공학기술로는 모델곤충에서 도입된 유전자를 원하는 시기와 장소에 발현시키는 작업은 아주 쉬운 일이다. 이 같은 기술은 조금의 변형과정을 거치면 여러 종류의 해충을 포함한 비모델곤충에도 어렵지 않게 적용될 수 있다. 널리 사용되는 유전자발현 프로모터는 곤충의 전신에 강하게 발현하는 actin, tubulin과 heat shock protein이 대표적이다. 그러나 도입된 유전자는 염색체의 진화압(evolutionary pressure) 중의 하나인 위치효과(chromosomal position effect; negative autosomal chromatin environment)를 받기 때문에, 위치효과를 억제시켜서 도입유전자가 안정적으로 유지할 수 있도록 유전자가 삽입되는 주변의 프로모터와 enhancer의 영향을 차단하기 위하여 autosomal insertion 배열을 사용하기도 한다. 곤충의 유전자조작기법 중 가장 널리 사용되고 있는 것은 binary expression system인 GAL4/UAS system이다. 이 시스템은 초파리에서 효모의 전사인자인 GAL4가 상류활성배열(upstream activation sequence: UAS)에 결합하여 하류의 유전자를 활성화시키는 원리를 이용한 것으로 1993년에 Brand 박사팀에 의해서 개발되었다. 이 시스템은 모델곤충인 초파리연구를 통해서 단세포가 아닌 개체수준에서 사용될 수 있는 유전자분석법으로 증명되었으며, 형질전환체를 통한 타 곤충의 유전자기능분석도 가능하게 되었다. 최근에 Gehring박사팀에 의해서 개발된 Tet-Off (tTA/TRE)계 및 Tet-On (rtTA/TRE)계는 tetracycline-controlled trans-activator (tTA)가 결합배열(tTA response element: TRE)을 매개로 하여 도입유전자의 발현을 활성화할 수 있다. reverse tTA (rtTA)의 경우는 역으로 불활성화도 가능하다. 그렇지만 tetracycline 혹은 doxycycline을 투여하면 tTA과 rtTA에 결합하여 이들의 기능을 저하시키기 때문에, 도입유전자발현을 인위적으로 on/off할 수 있는 효율적인 시스템이다. 그 외에 곤충형질전환법으로는 P element insertion을 통해서 mutagenesis를 유도하는 transposon mutagenesis 법, pig-gyBac-based insertional mutagenesis 법, 유도형 RNAi법, homologous recombination 법, BAC transgenesis 법 등이 개발되었다. 최근에는 zinc-finger endonuclease (ZFN)과 TAL effector nucleases (TALENs)를 사용한 trans-genesis법이 개발되어 원하는 어떤 유전자라도 간단하고 확실하게 게놈으로부터 제거시킨 형질전환곤충을 만들 수 있게 되었다. 가까운 미래에는 ZFN 혹은 TALEN 기전을 분자수준에서 조절함으로써 생태계교란 없이 horizontal gene drive개념에 충실한 농업해충방제 및 위생곤충방제에 사용될 수 있는 가능성을 보인다.</p>
Gehring박사팀이 개발한 도입유전자 발현을 활성화할 수 있는 것은 무엇인가요?
Tet-Off (tTA/TRE)계 및 Tet-On (rtTA/TRE)계는 tetracycline-controlled trans-activator (tTA)가 결합배열(tTA response element: TRE)