바실러스 튜링겐시스

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바실러스 튜링겐시스

[ Bacillus thuringiensis ]

바실러스 튜링겐시스 (국문) Bacillus thuringiensis (영문) 

바실러스 튜링겐시스는 토양에 상존하는 그람양성(Gram-positive) 세균으로, 1915년 독일 Thuringia 지방에서 분리되어 이름이 붙여졌고1), 이 세균이 내는 독성물질이 곤충에 유난히 강력한 독성을 내고 세균의 이름을 따서 Bt 독소(toxin)라 불리운다. Bt 독소의 유전자를 식물에 유전공학적으로 포함시켜 곤충에 의한 식물 피해를 억제하고자 많이 사용되고 있다. 

그람염색 후 바실러스 튜링겐시스의 1000배 확대 현미경 (출처: )

목차

  1. 1.분류
  2. 2.곤충 살상
  3. 3.관련용어
  4. 4.집필
  5. 5.감수
  6. 6.참고문헌

분류

분류학적으로 표준균주(type strain)는 ATCC 10792= CCUG 7429 = CIP 53.137 = DSM 2046 = HAMBI 478 = JCM 20386 = LMG 7138 = NBRC 101235 = NCAIM B.01292 = NCCB 70008 = NRRL HD-735 = VKM B-1544이다.2) 표준균주의 16S rRNA 유전자의 NCBI 번호는 D16281이다.

바실러스 튜링겐시스의 한천 배지 (SBA 배지) 위 군락 모양.  (출처: )

곤충 살상

바실러스 튜링겐시스는 Cry 단백질이라는 곤충의 막에 채널(channel)을 형성하는 독소를 만드는 유전자를 플라스미드에 가지고 있다. 포자가 형성되면서 독소가 만들어지고, 만들어진 독소는 곤충의 장내의 알칼리성 환경으로 인해 활성화되어 소화관을 마비시키며, 채널을 만들어 결국 곤충이 죽게 된다. 인간을 포함하여 장내가 산성인 대부분의 포유동물의 장에서는 독소가 역할을 할 수 없는 이유이다. 내생포자(endospore) 옆에 만들어져 있는 독소 결정체는 세포에서 분비된다. 현재 이 세균의 독소는 많은 해충 저항성 형질전환 식물을 만드는 데 사용되고 있다. 식물의 유전체에 독소유전자를 넣어 발현시킨 후 곤충이 식물을 섭취할 때 곤충 장내에서 역할을 하여 살충 효과를 나타내는 것이다. 하지만 식물에서 환경으로 유입된 독소유전자가 환경의 유익충에 해를 주지 않을지에 대한 염려가 항상 대두되고 있다.3)

바실러스 튜링겐시스는 식물을 먹이로 삼는 나방과 나비 유충에 독성을 띠는 결정 단백질(crystal protein)인 Bt 독소를 생산한다. Bt 독소는 살충제 내성 유전자로 식물에 도입되어 널리 사용되고 있으며, 나방과 나비 유충 이외에 딱정벌레와 파리의 유충 및 모기에 독성을 띠는 Bt 독소 변형체도 다수 존재한다. 특히 식물에서 해충 통제를 위해 다양한 해충에게 독성을 띠는 단일 Bt 독소를 사용하는 것이 효과적이다. 따라서 다양한 Bt 독소의 특이성과 독성을 나타내는 구조적 보존 부위(conserved domain)를 유전적으로 변형하거나 독성 도메인과 여러 개의 다른 특이성을 나타내는 도메인을 결합시킨 혼성유전자를 제작하여 각각 특정 식물이나 해충 상황에 적합한 일련의 독소들을 생산하였다. Bt-형질전환 유전자는 일반적으로 식물 유전체에 직접 삽입된다. 예를 들어 자연적인 Bt 독소 유전자를 엽록체 rRNA 프로모터(promoter)의 조절 하에서 플라스미드 벡터에 클로닝한 후, microprojectile bombardment에 의해 담배 엽록체에 도입하였다. 이러한 방법으로 많은 곤충의 유충에 매우 독성이 강한 수준의 Bt 독소를 발현하는 형질전환 식물을 얻었다. 형질전환 Bt 독소는 대부분의 다른 살충제들과 달리 넓은 활성 범위를 갖지 못해 식물에게 유해한 곤충을 제외한 동물이나 유해한 곤충의 천적, 그리고 꽃가루 매개자와 같이 유용한 곤충을 표적으로 삼지 않는다는 장점이 있다. 다만 Bt 독소에 대해 내성을 띠는 곤충이 출현하는 문제가 발생하여, 생명윤리학적인 측면에서 유전공학에 의해 발생한 부작용이라는 비판의 목소리도 있다. 그럼에도 불구하고 Bt 독소를 갖는 형질전환 농작물은 미국에서 널리 재배되고 있다.3)

관련용어

표준균주(Type strain), 16S rRNA, BT toxin, 바실러스

집필

배진우/경희대학교

감수

정우현/덕성여자대학교

참고문헌

1. BERLINER (E.): Über die Schlaffsucht der Mehlmottenraupe (Ephestiakühniella Zell) und ihren Erreger Bacillus thuringiensis n. sp. Zeitschrift fur angewandte EntomologieBerlin, 1915, 2, 29-56.
2.
3. 미생물학. 한국미생물학회. 범문에듀케이션. ISBN 979-11-5943-058-9