<p>형질전환곤충을 만들기 위해서는 외부유전자를 게놈속으로 도입하기 위하여 특수한 벡터가 필요하다. 1950년 Barbara McClintock박사는 옥수수 낱알의 색깔연구를 통해서 게놈상에서 자유롭게 이동하는 DNA조각(mobile genetic element, transposon)을 발견하여 1983년에 노벨 의학생리상을 받음으로써 비멘델법칙에 의한 돌연변이를 설명하였다. 즉, 이같이 게놈에 외부유전자를 도입할 수 있는 벡터로서 transposon을 사용하여 생식세포계열의 형질전환(germ line transformation)을 하게 되었다. 생식세포계열에 유전자가 도입되지 않으면 다음세대에 유전자가 전달되지 않아서 단회성 형질전환체가된다. 최초의 곤충형질전환은 1982년 D. melanogaster에서 초파리의 P인자를 이용하여 성공하였다. 초파리의 trans-poson인 P인자가 외래유전자를 게놈에 도입하는 벡터로 사용 된 이후로 P인자를 활용한 기술개발이 아주 활발하게 이루어졌다. P인자는 \( 2,907 \mathrm{~bp} \)의 양말단에 완전한 \( 31 \mathrm{~bp} \) 와 불완전한 \( 11 \mathrm{~bp} \) 의 역 반복배열을 가지고 있으며, 초파리간의 horizontal transfer는 증명되어 있지 않다. 그리고 P인자는 초파리 이외에는 사용할 수 없기 때문에 다른 곤충에 적용될 수 있는 또 다른 transposon이 요구되고 있다. 실제로 곤충의 염색체를 자유롭게 이동할 수 있는 transposon과 비슷한 성질을 가진 여러 종류의 DNA조각이 존재하는 것이 게놈분석결과 알려지고 있으며 생물정보학을 통해서 분류가 시작되고 있다. 각각의 곤충에 적합한 transposon 개발과 함께 곤충에 범용으로 사용할 수 있는 transposon 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 지금까지 알려진 P인자 이외의 transposon은 다음과 같다. Mariner는 불완전한 흰눈돌연변이 초파리(D. maur-itiana)에서 분리된 \( 1,286 \mathrm{~bp} \) (ORF 346 aa)의 양말단에 역 반복 배열을 갖고 있으며, 게놈당 20 copy를 가지고 있다. 미생물, 누에, zebrafish, 식물에서도 형질전환이 기능하다. 최근 연구결과 mariner transposon은 진화적으로 mammal과 insect에 horizontal transfer한 것이 증명되었다. Hermes는 집파리(Musca domestica)에서 분리되었으며 양 말단에 완전하지 않은 \( 17 \mathrm{bp} \)의 역 반복배열을 가진 \( 2,749 \mathrm{bp} \)의 전이인자(ORF 612 aa)로서 hobo transposase와 약 \(55\%\) 단백질 상동성을 가진다. D.melanogaster 이외의 곤충인 지중 해광대파리(Ceratitis capitata), 침파리(Stomoxys calci-trans), 거짓쌀도둑거저리(Tribolium castaneum), 이집트숲모기(Aedes aegypti), 집모기(Culex quinquefascia-tus)에서도 형질전환이 가능하다. Minos는 Tc1-like type 2 transposable element로서 D. hydei에서 발견되었으며 \( 1.4 \mathrm{~kb} \)의 유전자로 양 말단에 \( 100 \mathrm{bp} \)의 역 반복배열을 갖고있다. 농업적으로 중요한 해충인 Ceratitis capitata을 포함하여 D.melanogaster, 얼룩날개모기(Anopheles ste-phensi)의 형질전환에 사용할 수 있어서 Sensitization of Insect Populations to Pro-insecticides (SIPP)의 가능성을 높이고 있다. 한편 곤충의 Minos는 인간배양세포/생쥐 germ cell에서도 발현한다. PiggyBac transposase는 transposon 특이의 inverted terminal repeat sequences (ITRs)를 인식하여 TTAA chromosomal site에 들어갈 수 있다. piggyBac의 가장 큰 특징은 역전시키는 내재성 transposon이 존재하지 않기 때문에 게놈중의 TTAA배열을 정확하게 인식하여 게놈에 들어간 외래 유전자를 안정적으로 몇 세대를 지나도 유지할 수 있는 것이다. 더욱이 P인자는 유전자의 상류영역에 넣기 쉽지만 piggy-Bac은 거의 무작위로 게놈에 삽입되며, 삽입할 수 있는 외래유전자의 길이도 약 \( 100 \mathrm{~kb} \) 정도의 DNA단편도 가능하며, 사용 될 수 있는 대상이 아주 넓기 때문에 형질전환벡터로서 더욱 바람직한 특성을 가지고 있다. 한편 최근에는 사람게놈연구결과 piggyBac과 약 \( 77 \% \) 정도의 염기서열 상동성을 보이는 MER75/MER85가 알려지면서, piggyBac의 우수한 형질전환 능력은 곤충을 뛰어넘어 포유동물의 stem cell 스크린과 유전 자치료용 벡터로도 주목을 받고 있다. 그 외에 baculo-viruses AcMNPV/GmMNPV, Bombyx 28S rDNA에 존재하는 R1/R2 등이 대표적인 것들이다.</p>
형질전환곤충을 만드는 단계에서 게놈 안에 외부유전자를 도입되어야 하는가?
YES