곤충 호르몬 Insect Hormone

곤충 호르몬 Insect Hormone

 

곤충들은 단단한 외골격 때문에 성장하면서 주기적으로 외골격을 벗어 버려야 한다. 이것은 탈피(molting)라고 한다. 탈피과정은 유생발달동안에 반복적으로 일어난다. 마지막 탈피과정 후에 성체가 완성된다. 여러 곤충 목에서 성체는 유생시기와 너무 다르게 보인다. 이러한 모양의 현격한 변화를 변태(metamorphosis)라고 한다. 변태는 번데기(pupa)라는 휴면단계 동안에 일어난다.

곤충호르몬1

1. PTTH(prothoracicotropic Hormone:전흉선호르몬)

탈피와 융화에는 호르몬이 필요하다. 이 호르몬은 유생의 뇌에 존재하는 2쌍의 세포들이 분비하는 전흉선호르몬이다. 완전히 자란 유생에서 이 부분의 세포들을 제거하면 융화는 일어나지 않게 된다. 이 현상은 위치에 관련된 것이 아니다. 만약 제거한 세포들은 카터필라(caterpillar)체의 다른 곳에 이식한다면 융화는 정상적으로 일어날 수 있다. PTTH는 109개의 아미노산으로 이루어진 2개의 폴리펩티드로 구성된 동질이량체이다. PTTH는 직접적으로 융화를 일으키지는 않는다. 하지만 이름이 의미하는 것처럼 전흉선에 작용한다.

 

2. Ecdyson(엑디슨)

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흉선에는 두 개의 전흉선이 존재한다. PTTH의 영향으로 이 선들은 엑디손이라는 스테로이드 계 호르몬을 분비한다. 함께 작용하면서 PTTH와 엑디손은 각각의 탈피를 촉진시킨다.- 유생에서 다음 유생으로, 그리고 번데기에서 성체로의 탈피를 촉진시킨다.

 

3. Juvenile Hormone(유화호르몬)

이 호르몬은 뇌의 뒤쪽에 있는(코포라 알라타:corpora allata) 2개의 작은 샘에서 분비된다. JH가 충분히 있는 한 엑디손은 유생에서 유생으로의 탈피를 촉진시킨다. 하지만 JH가 적게 있을 때는 엑디손은 융화를 촉진시킨다. JH가 완전히 없을 때에 성체가 완성된다.

곤충호르몬3

만약 미성숙한 누에로부터 코포라알라타를 제거하면 즉시 고치가 만들어지고 작은 번데기가 되 버린다. 결국 작은 성체가 나타나게 된다. 반대로 미성숙한 누에에서 이 부분을 떼어내어 성숙한 누에로 옮겨 놓으면 변태과정은 일어나지 않는다. 다음 번 탈피는 대형 카터필라를 만들게 된다.

 

4. JH는 유전자 발현에 영향을 준다.

성체 곤충은 정상적으로 탈피하지 않는다. 그러나 과잉의 PTTH를 성체 Rhodnius에게 투여하면 다시 변태하는 것을 볼 수 있다. 영국 곤충생리학자인 Wigglesworth은 JH가 곤충의 외골격에 우선 적용되면 그 지역에서 탈피 후에 유생시기로 되돌아감을 보여주었다.

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(왼쪽) 성체 rhodnius의 큐티클 외골격에 JH호르몬을 묻혔을 때 탈피가 일어나면서 유충 큐티클이 형성된다.

(오른쪽) Wigglesworth가 자신의 이름 이니셜로 동일한 실험을 한 것이다.

JH는 세포에 존재하는 호르몬 수용기에 의해 인식되어 전사수준에서 발현에 영향을 주는 것 같다.

 

5. 곤충 호르몬과 해충 통제

곤충 호르몬의 기능과 목록이 작성되면서 이들을 이용한 해충 통제기술이 개발되어 많이 이용되고 있다.

조상환

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