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캐나다의 연구진이 이끄는 국제 공동 연구팀에 의해 초파리가 주변의 온도 변화에 반응해서 유전자 발현과 대사과정을 크게 바꾼다는 사실이 밝혀졌다. 온도는 곤충의 생리의 모든 부분에 영향을 주고, 곤충의 움직임이나 섭식, 재생산을 제한하는 요소가 되기 때문에 곤충 종의 지역적 분포와 군집의 크기를 결정하는 아주 중요한 인자이다. 포유류나 조류와는 달리 곤충은 주변의 온도 변화에 따라 몸의 온도가 변한다. 때문에 온도가 낮아짐에 따라 곤충은 그들의 생리적 활성이나 행동을 변화시켜 온도가 변해도 신체 기능이 제대로 유지될 수 있도록 한다. 이러한 현상을 온도 순응 (thermal acclimation) 이라 하는데 이는 추운 겨울 곤충의 생존을 위해 필수적인 현상이지만, 이에 대한 분자생물학적, 생화학적 기작에 대한 이해는 부족한 실정이다. 연구를 위해 연구자들은 일반적인 초파리를 상온(섭씨 21도)에서 알에서 부터 배양하여 유충이될 때 까지 키웠으며, 성충이 되서 부터는 절반의 초파리를 저온(섭씨 6도)으로 옮겨 상온과 저온의 두 실험군으로 나누어 비교하였다. 온도를 변화시킨 뒤 6일 후 시료를 취해 대용량 mRNA sequencing (high-throughput RNA-seq) 과 LC-MS (liquid chromatography ndash; mass spectrometry) 를 이용한 전사체 (transcriptome) 및 대사체 연구 (metabolome) 를 통해 유전자의 발현과 대사산물의 양을 측정하였다. 그 결과 연구진은 저온 순응을 통해 15,000개의 전체 초파리 유전자 중 3분의 1정도의 유전자가 큰 발현 수준의 변화를 가졌으며, 대사산물의 절반 정도가 역시 함께 변화함을 발견하였다. 그 중 일부분은 기존에 알려진 저온 내성 관련 유전자나 대사 산물 이었지만 (예, heat shock proteins, Ca2+ signaling, ROS detoxification), 많은 부분이 새로운 것들이었다 (예, dopamine signaling, Na+-driven transport). 특히 proline 과 glutathione 대사와 관련된 유전자가 저온에서 발현이 크게 증가함을 보였다. 연구진은 발견된 유전자와 대사산물이 각각 어떻게 곤충의 저온에서의 생존에 영향을 미치는지 이해함으로 농업 생산성 증진과 질병 전파의 제어를 가능하게 할 수 있는 방법을 제시할 것이라 설명하였다. 연구 결과는 Scientific Reports, 2016, 6, 28999 (DOI: 10.1038/srep28999) 에 발표되었다. |
