곤충생장조절제(IGR)은 대상 해충에 대한 특이성이 높고 환경에 대한 독성이 상대적으로 낮다는 장점으로 유기합성 살충제를 효과적으로 대체할 수 있는 유망한 수단으로 여겨진다. 현재 시판되는 곤충생장조절제는 작용 기작에 따라 유충호르몬 작용제(JHA), 탈피호르몬 작용제 (EA) 및 키틴 합성 저해제(CSI)의 세 가지로 구분된다. 최근 들어, 이집트숲모기의 Met과 FISC/CYC 유전자를 yeast two-hybrid system에 도 입하여 유충호르몬에 의해 매개되는 Met과 FISC/CYC의 결합을 in vitro에서 구현하였으며, yeast two-hybrid β-galactosidase assay를 통하 여 식물과 미생물 및 화합물 library로부터 다양한 유충호르몬 길항제(JHAN)가 분리되고 있다. 유충호르몬은 곤충의 발달, 생식, 휴면 등을 포함 한 다양한 생리 작용을 조절하기 때문에, 유충호르몬 길항제는 대상 해충의 내분비 신호 전달을 방해하여 비정상적인 발달 및 유충 단계에서의 치 사를 초래하며, 이는 유충호르몬 길항제가 넓은 기주 범위를 가진 살충제 개발에 효과적으로 이용될 수 있다는 것을 시사하였다. 따라서 본 논문 에서는 유충호르몬 길항제의 작용점인 Met에 의해 매개되는 유충호르몬의 신호 전달 체계와 친환경 살충제로서의 유충호르몬 길항제의 전망에 대해 알아보고자 하였다.

돼지 써코바이러스 2형(porcine circovirus type 2)은 단일가닥 원형DNA바이러 스이며 돼지에 심각한 질병을 일으키는 돼지이유자돈전신성소모성 증후군의 주요 한 인자로 알려져 있다. 돼지 써코바이러스 2형은 2개의 주요한 ORF를 가지고 있 으며 ORF1은 바이러스의 복제, ORF2는 캡시드단백질의 형성에 관여한다. 이 중, ORF2의 해독에 의해 생성된 캡시드단백질은 바이러스의 구조형성 뿐만 아니라 항 원단백질로써 알려져 있으며, 이에 따라 본 연구에서는 베큘러바이러스 다각체 단 백질과 부분 융합에 의한 돼지 써코바이러스 2형 구조단백질의 재조합 발현을 확 인하였다. 발현된 단백질은 SDS-PAGE 상에서 분석하였고, 항-돼지 혈청, 항 -PCV2 ORF2 단일항체 그리고 히스텍 항체를 사용하여 Western blot 분석으로 확 인하였다. 그 결과 재조합 단백질은 재조합 바이러스 접종 후 2일째부터 발현이 나 타나며 4일째 최대 발현하는 것을 확인하였다. 또한 다각체 단백질과 부분 융합한 바이러스는 비융합 바이러스보다 재조합 단백질 생산이 증대 되었으며, 이는 다각 체 단백질과 부분 융합을 이용한 돼지 써코바이러스 2형 구조단백질 ORF2의 발현 을 향상 시킬 수 있음을 보여준다.

누에핵다각체병바이러스 (Bombyx mori nucleopolyhedrovirus, BmNPV)는 나 비목 곤충을 감염시키는 대표적인 핵다각체병바이러스 중 하나이다. 이 바이러스 는 1970년대 말 증식이 가능한 배양세포계가 확립되고 유전공학의 발달에 의해 분 자유전학적 연구가 활발히 진행되고 있으나 국내에서는 유전자 분석에 대한 연구 가 미미한 실정이다. 그리하여 본 연구에서는 국내에서 분리된 BmNPV-K1, K4, K5 strain의 전체 염기서열을 분석하고 바이러스 간의 근연관계를 알아보았다. 그 결과, BmNPV-K1의 전체 염기서열은 126,747 bp로 이루어져 있었고 131개의 open reading frame (ORF)를 가지는 것으로 예측되었다. 반면, BmNPV-K4와 K5 는 각각 128,618 bp, 127,554 bp로 이루어졌고 134개, 133개의 ORF를 가지는 것으 로 예측되었다. 대부분의 ORF는 높은 상동성을 보였으나, 흥미롭게도 baculovirus repeated ORFs (bro) gene의 보유에 따라 전체 ORF의 수가 다르게 나타났다. 또한, 근연관계를 알아보기 위해 계통분석을 수행한 결과 가까운 근연관계를 보였으나, BmNPV-K1, K4, K5는 같은 지질학적 위치나 곤충 기주를 가지고 있는 바이러스 임에도 불구하고 다른 유전형을 가지는 것으로 확인되었다.

미국흰불나방은 가로수에 커다란 피해를 주고 있는 해충으로, 우리나라에서는 연간 2회 발생한다. 우리나라 곤충바이러스 연구는 1974년 미국흰불나방 (Hyphantria cunea)에서 베큘로바이러스(baculovirus)를 분리하여 병원성이 높은 것을 확인하면서 해충 종합적 방제를 위해 연구가 시작되었다. 본 연구에서는 미국 흰불나방 자연 사충으로부터 과립병바이러스(granulovirus)를 분리하고 바이러스 의 특성을 이해하기 위해 게놈 분석을 시행하였다. 미국흰불나방 과립병바이러스 의 전체염기서열의 분석은 454 pyrosequencing 방법을 이용하였고, 크기는 114.556bp 로 판명되었다. 또한 G+C 함량은 전체염기서열의 39.30 %를 차지하였 고, 130개의 open reading frame (ORF)를 갖는 것으로 나타났다. 130개의 ORF 중 106개의 ORF가 기존에 보고된 베큘로바이러스와 상동성을 갖는 것으로 확인되었 다. 기존에 전체염기서열이 분석된 다른 베큘로바이러스들과 계통분석을 수행한 결과, 과립병바이러스 중 씨자무늬거세미방나방 과립병바이러스와 근연관계를 갖는 것으로 확인되었다.

돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스(PRRSV)는 당단백질(GP)2, 3, 4, 5, 및 막단백질(M), 그리고 뉴클레오캡시드(N) 등 6개의 구조단백질을 내포하고 있 으며 이들은 각각 ORF2-7 으로부터 암호화된다. 본 연구에서는, 누에 핵다각 체병 바이러스(BmNPV)의 다각체 단백질 프로모터와 6개의 히스티딘 단편이 부착된 새로운 전이벡터인 pBmKSK4를 제작하여 각각의 구조단백질을 발현 시켰다. 목적유전자와 재조합된 전이벡터는 Bm5 세포에 bBpGOZA와 cotransfection 시킨 후, 순수 재조합 바이러스를 정제하여 사용하였다. 발현된 각각의 단백 질은 SDS-PAGE 분석 및 항-히스티딘 항체와 PRRSV 항체를 사용한 Western blot 분석으로 확인하였다. 그 결과, N 단백질만이 SDS-PAGE 상에서 발현이 가능하였고 나머지 구조 단백질은 항체수준에서만 발현을 확인할 수 있었다. 그러나 GP5는 다른 단백질에 비해 발현이 매우 저조하게 나타났는데, 그 이 유는 GP5 단백질의 Bm5 세포에 대한 독성으로 추정되었다. 각 단백질 발현 율의 향상을 위해 SUMO 유전자를 도입한 결과, 항원단백질의 발현율이 기존 보다 높아짐을 알 수 있었다. 이와 같이, 베큘로바이러스를 이용한 각 구조단 백질의 높은 발현은 돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스의 효과적인 백신 개발 가능성을 시사해준다.

돼지 콜레라 바이러스(CSFV)는 Flaviviridae과, Pestivirus속으로 세가지 구조 유전자인 gE0, gE1 및 gE2 그리고 비구조 유전자로 이루어져 있다. 본 연구에 서는 세가지 구조유전자 중 표면항원으로써 기능이 가장 좋아 백신으로써 많 은 개발이 이루어지고 있는 gE2의 구조분석 및 베큘로바이러스를 이용하여 그 발현을 확인하였다. CSFV로부터 gE2를 클로닝 하고 염기서열 및 아미노산 서열을 분석한 결과, 기존에 보고된 돼지콜레라 바이러스의 다른 계통과 약 96%이상의 비교적 높은 상동성을 나타내었다. AcNPV 전이벡터를 이용하여 gE2를 가진 재조합 바이러스를 제작하고 SDS-PAGE 및 Western blot 분석으로 그 발현을 확인한 결과, 목적단백질은 Western blot 분석에서만 접종후 3일째 부터 발현이 확인되어 5일째 최대 발현하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 발현 수준을 향상시키기 위하여 목적단백질의 발현 환경 조건인 세포주와 세 포배지를 교체하였을 때 어떠한 양상을 나타내는지 조사하였다. 그 결과 High-Five 세포에서 가장 높은 발현 수준을 나타내었고 배지에서는 혈청 배지 인 TC-100 곤충배지와, Grace's Insect Media에서 가장 높은 발현 수준을 나타 내었다. 이와 같이, 베큘로바이러스를 이용한 각 구조단백질의 발현은 돼지 콜레라 바이러스의 효과적인 백신 개발 가능성을 시사해준다.

곤충자원의 대량사육을 위한 병 발생 예방과 해충의 효과적인 방제를 위하여 흰점박이꽃무지 이병충으로부터 곤충병원 사상균을 분리하였다. 전자현미경 관찰 결과 분리균주 KMA-1은 Metharizium속의 전형적인 쇠사슬형의 분생자를 paliside-like masse에 형성하였다. 따라서, 정확한 동정을 위하여 28S rRNA와 ITS염기 서열을 바탕으로 제작한 특이 프라이머쌍을 사용하여 PCR 반응을 수행하였다. 각각의 프라이머쌍을 사용한 PCR반응으로부터 특이 밴드가 검출되었으며 이 증폭 산물들의 염기 서열을 결정, 비교하였다. 분리 균주 KMA-1의 PCR산물인 28S rRNA와 ITS DNA염기서열을 GenBank데이터베이스에 등록된 염기서열 정보와의 상동성을 검색한 결과, 모두 Metarhizium anisopliae와 가장 높은 서열 상동성을 보였다. 이상의 결과로서 본 실험에서 분리 명명된 KMA-1는 M. anisopliae로 동정되었다.

야생주 핵다각체병 바이러스의 낮은 병원성에 대해 살충제로서의 파밤나방 핵다각체병 바이러스(Spodoptera exigua nucleopolyhedrovirus: SeNPV)의 병원성 향상을 꾀함과 동시에 재조합 바이러스가 다각체 내에 매립됨으로써 살충제로의 적용시 야외에서의 안정성을 확보할 수 있는 p10 유전자의 프로모터를 이용한 새로운 발현벡터를 개발하기 위하여 국내분리주 SeNPV의 p10 유전자 구조를 분석하였다. 그 결과, SeNPV p10 유전자의 프로모터와 구조유전자 부위를 포함한 545염기서열을 결정하여 기존에 보고된 SeNPV p10 유전자(Zuidema et al., 1993)와 비교한 결과 구조유전자 부위에서는 100%의 상동성을 보였으나 5` 및 3` flanking region의 4개의 염기서열에서 차이를 보였다. Southern hybridization에 의하여 SeNPV전체 genomic DNA상에서 p10 유전자는 Sph I 2.4Kb와 Cla I 4.0Kb 단편내에 각각 존재함을 확인하였으며, p10 유전자를 포함하는 이들 단편을 각각 클로닝하여 제한효소 지도를 작성한다.

누에에서 새로운 항세균성 펩타이드 유전자를 탐색하기 위하여 E. coli K12로 체강 주사한 누에 유충의 cDNA 유전자 은행에서 차별화 선별로, 잠재 항세균성 펩타이드 유전자로 추정되는 BmInc8 클론을 분리하였다. BmInc8은 564bp의 크기를 가지며, 59개 아미노산을 coding하는 open reading frame과 2개의 잠정 폴리아데닐화 부위를 보유하고 있었다. BmInc8은 M. sexta에서 분리, 보고된 bactericidine 유전자와 61.2%의 DNA 상동성을 나타내는 것으로, 그 연역된 펩타이드 구조는 항세균성 펩타이드의 일종인 cecropin과 유사한 2가닥의 -helix가 Lysine-Proline 경첩부위에 의해 포개져 있는 형태를 갖는 것으로 추정되었다. 또한 cDNA 삽입 부위의 기능성 검정을 위해 원핵 발현벡터인 pT7-5를 이용하여 E. coli BL21(DE3) 균주에 형질전환하고 IPTG로 induction한 결과 E. coli BL21(DE3) 균주의 성장이 정지됨을 관찰할 수 있었다. 이상의 결과로 BmInc8은 DNA 상동성 비교, 연역 아미노산의 구조 추정 및 cDNA 삽입 부위를 이용한 transient expression 결과 항세균성 펩타이드를 coding하는 유전자임을 추정할 수 있었다. 또한 Bminc8의 cDNA 유전자 정보를 GenBank에 등록하였으며 등록 번호는 U30289이었다.

국내에서 분리된 파밤나방 핵다각체병바이러스(Spodoptera exigua nuclear polyhedrosis virus: SeNPV)의 생화학적인 특성을 규명하기 위하여 몇가지 실험을 행하였다. SeNPV는 하나의 envelopeso내에 다수의 nucleocapsid가 존재하는 MNPV(multiple embeded NPV)형태였다. 다각체단백질은 분자량 30kb의 단일 band로 나타났으며, Spodoptera litura NPV와 Bombyx mori NPV의 다각체단백질 항체에 반응하여 뚜렷한 침강선을 형성하였다. 비리온 단백질을 은염색한 결과, 많은 수의 minor band들이 포함된 49개의 band로 나타났으며, 바이러스 DNA를 분리하여 여러종의 제한효소에 의한 대략적인 genome size는 약 110kb 였다.