초파리에는 단 한 종류의 스테로이드계 호르몬이 존재하는데, 보통 초파리 애벌레가 성충이 되는 과정에 절대적인 역할을 하는 엑디손 Ecdysone이 그 이름이다. 바드에게 물어보니 엑디손의 기능을 이렇게 설명해준다1.
Yamanaka N, Rewitz KF, O’Connor MB. Ecdysone control of developmental transitions: lessons from Drosophila research. Annu Rev Entomol. 2013;58:497-516. doi: 10.1146/annurev-ento-120811-153608. Epub 2012 Oct 15. PMID: 23072462; PMCID: PMC4060523.
Drosophila에서의 ecdysone 기능
ecdysone은 Drosophila melanogaster, 즉 과실파리 발달에 중요한 역할을 하는 스테로이드 호르몬입니다. Drosophila 유충이 성장하기 위해 탈피 과정을 시작하는 역할을 합니다. ecdysone은 또한 유충이 성충 파리로 변하는 변태 과정에도 역할을 합니다.
ecdysone은 파리의 머리에 있는 작은 기관인 앞가슴샘에서 생성됩니다. ecdysone의 생산은 유전자와 호르몬의 복잡한 상호 작용에 의해 조절됩니다. 유충이 성장함에 따라 앞가슴샘은 혈액에 ecdysone의 펄스를 방출합니다.
ecdysone이 표적 조직에 도달하면 EcR이라는 핵 수용체에 결합합니다. EcR-ecdysone 복합체는 탈피와 변태에 관여하는 유전자의 전사를 활성화합니다.
탈피 중 ecdysone 기능
탈피 중 ecdysone은 오래된 탈피막을 분해하는 효소의 생성을 유도합니다. 또한 새로운 탈피막을 형성할 새로운 세포의 생성을 자극합니다.
변태 중 ecdysone 기능
변태 중 ecdysone은 날개, 다리, 더듬이와 같은 성충 구조의 형성을 유도합니다. 또한 유충 조직의 분해를 유도합니다.
Drosophila에서의 ecdysone의 기타 기능
탈피와 변태의 역할 외에도 ecdysone은 Drosophila에서 다음과 같은 다양한 과정에도 역할을 합니다.
- 성장과 발달
- 번식
- 행동
해충 방제를 위한 ecdysone
ecdysone은 Drosophila 발달에 필수적이기 때문에 해충 방제의 잠재적인 표적이 됩니다. 과학자들은 ecdysone 신호 전달 경로를 표적으로 하는 새로운 살충제를 개발하고 있습니다. 이러한 살충제는 과실파리와 모기와 같은 농업 해충을 방제하는 데 사용될 수 있습니다.
전반적으로 ecdysone은 Drosophila 발달의 많은 측면에 관여하는 중요한 호르몬입니다. 탈피, 변태 및 기타 여러 과정에 필수적입니다.
어쩌다보니 연구가 자꾸 신진대사와 당지질쪽으로 옮겨가는 중인데, 여하튼 오늘은 하루종일 엑디손의 성충에서의 기능에 대한 공부를 했다. 지난 몇 십년동안 주로 곤충의 변태과정에서의 엑디손의 기능만 연구가 되어왔는데, 최근엔 성충에서도 엑디손이 다양한 기능을 한다는게 알려지고 있기 때문이다.
Schwedes, C. C., & Carney, G. E. (2012). Ecdysone signaling in adult Drosophila melanogaster. Journal of insect physiology, 58(3), 293-302.
Schwedes, C., Tulsiani, S., & Carney, G. E. (2011). Ecdysone receptor expression and activity in adult Drosophila melanogaster. Journal of insect physiology, 57(7), 899-907.
또다시 구글 바드에 엑디손의 성충에서의 역할을 물어보니 이렇게 대답한다.
Drosophila 성충에서의 ecdysone 기능
ecdysone은 Drosophila 성충에서 다음과 같은 다양한 역할을 합니다.
- 번식: ecdysone은 암컷의 알 발달과 수컷의 정자 생산에 필수적입니다.
- 행동: ecdysone은 구애, 학습, 기억과 같은 다양한 행동을 조절합니다.
- 스트레스 저항력: ecdysone은 기아, 온도 변화와 같은 스트레스 요인으로부터 Drosophila를 보호하는 데 도움이 됩니다.
- 수명: ecdysone 신호 전달은 Drosophila의 수명을 연장하는 것으로 나타났습니다.
이러한 일반적인 역할 외에도 ecdysone은 다양한 성충 조직에서 더 구체적인 역할을 합니다. 예를 들어, 뇌에서는 ecdysone이 학습과 기억에 관여하는 유전자의 발현을 조절합니다. 난소에서는 ecdysone이 난자의 발달을 조절합니다. 그리고 소화관에서는 ecdysone이 영양소의 흡수를 조절합니다.
Drosophila 성충에서의 ecdysone의 역할은 아직 활발히 연구 중이지만, 이 호르몬이 성충 생활의 많은 측면에서 중요한 역할을 한다는 것은 분명합니다.
Drosophila 성충에서의 ecdysone 기능의 몇 가지 구체적인 예는 다음과 같습니다.
- 수컷 파리의 장기적인 구애 기억의 발달에는 ecdysone 신호 전달이 필요합니다.
- 성충 뇌에서 새로운 뉴런의 형성은 ecdysone에 의해 조절됩니다.
- 성충 파리의 일주기 시계의 정상적인 기능에는 ecdysone 신호 전달이 필요합니다.
- 성충 파리를 산화 스트레스의 해로운 영향으로부터 보호하는 데 ecdysone이 도움이 됩니다.
- 성충 소화관의 정상적인 발달에는 ecdysone 신호 전달이 필요합니다.
전반적으로 ecdysone은 번식, 행동, 스트레스 저항력, 수명 및 조직 기능을 포함하여 Drosophila 성충 생활의 많은 측면에 관여하는 중요한 호르몬입니다.
내가 찾은 연구논문들과 거의 대부분 일치하는 내용이다.
Yamanaka, N., Marqués, G., & O’Connor, M. B. (2015). Vesicle-mediated steroid hormone secretion in Drosophila melanogaster. Cell, 163(4), 907-919.
엑디손 공부를 하던 중에 찾은 흥미로운 논문의 그래픽 초록을 바드에게 던져주고 설명을 하라고 했더니 이렇게 설명한다.
그림 설명
이 그림은 Drosophila melanogaster 유충에서의 소포 매개 ecdysone 분비 과정을 보여줍니다.
1단계: ecdysone은 유충의 머리에 있는 작은 기관인 앞가슴샘에서 합성됩니다.
2단계: ecdysone은 골지체로 운반되어 소포에 포장됩니다.
3단계: ecdysone을 포함하는 소포는 앞가슴샘 세포의 세포막으로 운반됩니다.
4단계: 칼슘 신호에 반응하여 소포는 세포막과 융합하여 ecdysone을 세포외 공간으로 방출합니다.
5단계: ecdysone은 혈류로 확산되어 몸 전체의 표적 조직으로 이동합니다.
ABC 수송체: ABC 수송체는 막을 통해 분자의 운반에 중요한 역할을 하는 단백질의 일종입니다. 앞가슴샘에서 ABC 수송체는 ecdysone을 소포로 펌핑하는 데 사용됩니다. 이는 소포에 ecdysone을 농축하고 분비를 촉진하는 데 도움이 됩니다.
칼슘 신호: 칼슘 신호는 앞가슴샘에서 ecdysone의 조절된 분비에 필수적입니다. 앞가슴샘 세포의 칼슘 수치가 증가하면 ecdysone을 포함하는 소포가 세포막과 융합되는 것을 트리거합니다.
소포 매개 ecdysone 분비는 칼슘 신호 및 ABC 수송체를 포함한 여러 요인에 의해 조절되는 복잡한 과정입니다. 이 과정은 Drosophila 유충의 적절한 발달에 필수적입니다.
질문
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공부하기 참 좋은 세상이다. 그나저나 페북 타임라인을 보니, 실제 패션 모델이 단 한명도 사용되지 않고 인공지능으로만 만든 패션잡지가 등장하지를 않나, 인공지능으로 만든 화보와 만화가 등장하지를 않나, 이제 몇몇 직업은 정말 위험에 처한 것 같다. 헐리웃 작가들이 데모한것도 이해가 안 가는 바는 아니다. 패션모델, 간단한 작업을 위한 일러스트레이터, 단순한 작업을 위한 디자이너, 카피라이터, 그리고 아마도 시인과 소설가도? 잘 모르겠다. 세상은 빠르게 변하는 중이고, 나는 공부하기 좋아진 세상이 행복할 뿐이다.
