척추동물과 유사하게 곤충도 인지질분해효소(phospholipase A2)의 촉매 작용으로 다양한 아이코사노이드를 합성한다. 그러나 일련의 아 이코사노이드 생합성과정은 척추동물과 차이를 보이는데, 이는 곤충의 인지질에는 전구물질인 아라키도닉산의 함량이 낮기 때문이다. 대신에 비 교적 풍부하게 존재하는 다가불포화지방산인 리놀레익산을 기반으로 사슬 연장 및 불포화반응으로 아라키도닉산을 합성하여 척추동물과 같이 아이코사노이드 전구물질로 이용하는 것 같다. 이렇게 해서 형성된 아라키도닉산은 다시 척추동물의 cyclooxygenase와 유사한 peroxynectin이 PGH2 형태의 프로스타글란딘(prostaglandin: PG) 전구물질을 형성하게 된다. 이후 여러 이성체 효소들의 특이적 반응에 의해 PGA2, PGD2, PGE2, PGI2, TXB2의 다양한 PG가 생성된다. 반면에 또 다른 형태의 아이코사노이드인 에폭시아이코사트리에노익산(epoxyeicosatrienoic acid: EET)은 척추동물과 유사한 단일산화효소의 산화반응으로 아라키도닉산을 전구물질로 5,6-EET, 8,9-EET, 11,12-EET, 14,15-EET를 형성하게 된다. 그러나 세 번째 아이코사노이드 부류인 류코트리엔(leukotriene)의 경우 곤충 체내 존재는 확인되었지만 생합성 과정은 아직 밝 혀지지 않았다. 이들 아이코사노이드가 곤충의 대사, 배설, 면역 및 생식에 관여하는 생리작용을 중개한다. 따라서 아이코사노이드 생합성 과정을 교란하는 물질 탐색은 새로운 살충제 개발 전략이 된다. 본 종설은 이 가운데 PG의 곤충 면역 중개 기작을 소개한다.

곤충병원선충인 Steinernema longicaudum에 공생하는 Xenorhabdus ehlersii KSY 세균은 나방류에 대한 높은 병원력을 발휘한다. 본 연구에서 이 세균의 병원력이 아이코사노이드 생합성을 억제하여 기주 곤충의 면역 저하를 유발한다는 것을 확인하였다. 그러나 이 세균의 병원력은 혈강 주입에 의해 야기된다. 섭식을 통해 이 세균을 혈강으로 전달하기 위해 곤충의 중장벽을 파괴하여 병원력을 발휘하는 Bacillus thuringiensis (Bt)와 혼합하여 처리하였다. 배추좀나방(Plutella xylostella) 유충에 대해서 X. ehlersii 세균 배양액의 혼합 처리는 Bt 살충력을 현격하게 증가시켰다. 이러한 살충효과는 또 다른 나비목 해충인 콩명나방에 대해서도 확인되었다. 제형화를 위해 X. ehlersii 세균 배양액을 동결건조하여 Bt 수 화제와 혼합하였다. 이를 기반으로 간이 포장실험을 수행하였다. Bt 단독으로 처리한 결과 약 80%의 방제 효과를 보인 반면 X. ehlersii 혼합제는 95% 이상의 방제효과를 나타냈다. 본 연구는 곤충병원세균 X. ehlersii가 새로운 해충 방제제로 개발될 가능성을 제시하고 있다.

시스타틴(cystatin: CST)은 C1A류 시스테인 단백질분해효소에 대한 경쟁적 가역억제자로서 동식물류에서 파파인과 같은 캐셉신을 억제 대상으로 작용하게 된다. 바이러스 유래 CST (CpBV-CST1)이 폴리드나바이러스의 일종인 CpBV (Cotesia plutellae bracovirus)에서 동정되었 다. 기존 연구는 이 유전자의 과발현이 배추좀나방(Plutella xylostella) 유충의 면역 및 발육을 교란한다는 것을 보여 주었다. 본 연구는 이 유전자 의 단백질 기능을 분석하기 위해 세균발현시스템을 이용하여 재조합단백질(rCpBV-CST1)을 형성하여 단백질분해효소에 대한 활성억제효과를 결정하고, 곤충의 면역과 발육에 대한 생리적 억제효과를 분석했다. 이 유전자 번역부위는 138 개 아미노산으로 약 15 kDa 크기의 단백질로 추 정되었다. CpBV-CST1이 먼저 pGEX 발현벡터에 재조합되고, BL21 STAR (DE3) competent cells에 형질전환된 후 0.5 mM IPTG로 4 시 간동안 과발현되었다. 분리된 재조합단백질은 파파인에 대한 뚜렷한 억제효과를 나타냈다. 이 재조합단백질은 파밤나방(Spodoptera exigua)에 대 해서 혈구소낭형성의 세포성 면역반응을 억제하고, 경구로 처리할 때 배추좀나방의 유충발육을 처리 농도에 비례하여 제한시켰다. 이상의 결과 는 CpBV-CST1이 해충 밀도 억제에 응용될 수 있음을 제시하고 있다.

벤질리덴아세톤(benzylinedeneacetone: BZA)은 두 곤충병원세균인 Xenorhabdus nematophila와 Photorhabdus temperata subsp. temperata에서 유래된 대사산물의 일종이다. 이 물질은 곤충의 세포성 및 체액성 면역반응을 억제하며 또한 다양한 세균이나 곰팡이에 대해 항생효과를 갖고 있다. 그러나 이 물질이 갖는 비교적 높은 약해와 낮은 식물체 침투력은 효과적 농약으로 개발하는 데 어려움을 주고 있다. 본 연구에서는 다섯 개의 서로 다른 BZA 유사체를 스크리닝하여 면역억제 및 항균활성을 유지하면서 비교적 용해도가 높고 약해가 낮은 물질을 선발하였다. BZA의 벤젠 고리에 수산기가 붙은 유도체는 면역억제 및 항균활성이 뚜렷이 낮아졌다. 또한 BZA의 케톤기를 카르복실기로 변형하면 면역억제와 항균활성을 잃게 되었다. 그러나 BZA의 탄화수소 사슬을 짧게 하여 형성된 아세테이트 유도체인 4-hydroxyphenylacetic acid (HPA)는 면역억제와 항균활성을 잃지 않았다. 또한 HPA는 BZA 보다 고추(Capsicum annuum)에 대해 약해가 낮은 것으로 나타났다. 이 연구는 낮은 약해를 유발하면서 높은 곤충면역억제와 식물병원균에 대해 높은 항균활성을 보이는 BZA 유도체를 선발하였다.

An entomopathogenic bacterium, Photorhabdus temperata ssp. temperata (Ptt), suppresses insect immune responses and facilitates its symbiotic nematode development in target insects. The immunosuppressive activity of Ptt enhances pathogenicity of various microbial pesticides including Bacillus thuringiensis (Bt). This study was performed to select a cheap and efficient bacterial culture medium for large scale culturing of the bacteria. Relatively cheap industrial bacterial culture media (MY and M2) were compared to two research media, Luria-Bertani (LB) and tryptic soy broth (TSB). In all tested media, a constant initial population of Ptt multiplied and reached a stationary phase at 48 h. However, more bacterial colony densities were detected in LB and TSB at the stationary phase compared to two industrial media. All bacterial culture broth gave significant synergism to Bt pathogenicity against third instars of the diamondback moth, Plutella xylostella. Production of bacterial metabolites extracted by either hexane or ethyl acetate did not show any significant difference in total mass among four culture media. Reverse phase HPLC separated the four bacterial metabolites, which were not much different in quantities among four bacterial culture broths. This study suggests that two industrial bacterial culture media can be used to economically culture Ptt in a large scale.

경북 안동지역의 10개 하천 및 하천 주변으로부터 2004년 5월에 물, 토양, 퇴적물의 시료를 채취하였다. 이들 지역의 환경오염 수준을 평가하기 위해 표준공정시험법이나 U.S. EPA 법을 이용하여 시료 중의 총질소, 총인, 화학적 산소요구량, 중금속, 유기인 및 유기염소계 잔류농약, 그리고 dioxin-like PCBs 등의 오염물질의 분석을 실시하였으며, 이와 더불어 파밤나방(Spodoptera exigua)을 이용한 면역교란의 생체지표 분석을 병행하였다. 일반적으로 총질소가 9.12 mg/L 수준의 와야천을 제외하고는, 각 하천 중의 총질소, 총인, 화학적 산소요구량은 환경부에서 정한 허용기준치보다는 비교적 낮았다. 각 하천 시료 중의 납과 카드뮴의 함량은 허용 기준보다도 매우 낮았지만, 하천에 따라 차이가 있어서 미천, 길안천, 현하천의 납과 카드뮴 함유량은 다른 하천의 시료들에 비해서 몇 배 이상 높게 검출되었다. 잔류농약은 미천 주변의 토양에서 유기인계 살충제인 다이아지논, 파라치온, 그리고 펜토에이트가 0.19, 0.40, 농도로 검출되었다. 반면에 내분비계 교란물질로 알려져 있는 16종의 유기염소계 농약과 12종의 dioxin-like PCB congeners는 검출한계 미만으로는 확인할 수 없었다. 그러나 와야천의 시료에 대한 곤충면역 교란효과를 고려해 볼 때, 이 하천의 수질과 주변의 토양이 조사한 오염원 이외의 화합물에 오염되어 있을 가능성을 제시해 준다. 이상의 분석 결과를 토대로 화학적 및 생물학적 검정 기술의 제약점과 상호 보완성이 기술되었다

곤충병원세균이 효과적으로 병원력을 발휘하는 데 대상 곤충의 면역저하가 요구될 수 있다. 본 연구는 대상곤충의 면역저하가 병원세균의 살충능력에 직접 연관된다는 가설을 세웠다. 곤충병원세균을 5령 누에(Bombyx mori)의 혈강에 접종하였을 때, X. nematophilus는 다른 곤충병원세균인 Staphyiococcus gallinarum 보다 1,200배 높은 병원력을 보였다. 비록, 두 곤충병원세균은 누에의 혈구세포에 대해서 독성효과를 가지고 있지만, X. nematophiius는 S. gallinarum과 비교해보다 빠르고 높은 세포독성 영향을 보였다. 세포성 면역반응에서 5농도로 세균이 접종되었을 때, 누에는 약 20개 정도의 소낭을 형성하였다. 특히, 살아있는 X. nematophilus가 접종된 누에에서 소낭 형성은 크게 감소하였지만, S. gullinarum은 소낭 형성 감소에 영향을 주지 않았다. 두 세균 모두는 prophenoloxidase (proPO)의 활성화를 억제시켰다. 그러나 X. nematophilus.가 S. gallinarum보다 높게 PO 활성화를 억제시켰다. 라이소자임의 활성유도는 S. gallinarum접종 후 4시간에서 관찰되었으나, X. nematophilus를 접종하였을 때는 라이소자임의 활성이 전혀 관찰되지 않았다 이러한 결과들은 누에에서 X. nematophilus가 S. gallinarum보다 더 큰 면역저하를 유발하여 병원성을 높였다는 것을 보여준다. 따라서 본 연구는 곤충병원세균에 의해서 유발된 면역저하는 곤충병원세균의 병원성과 연관되어 있다는 것을 제시한다.다.