국민대학교(총장 정승렬) 바이오발효융합학과 이영석 교수 연구팀(제1저자(좌측): Roshani Nhuchhen Pradhan, 바이오발효융합학과 박사 3년; 제2저자(우측): Bhanu Shrestha, 바이오발효융합학과 23년 8월 졸업)은 칸타리딘 (canthridin)의 감지 메카니즘과 그 독성 메카니즘을 연구하여 2024년 1월 “Avoiding cantharidin through ionotropic receptors” 라는 제목으로 Journal of Hazardous Materials (Impact Factor: 13.6, 환경과학분야 상위 4%) 에 온라인 게재 (https://authors.elsevier.com/a/1iUQf_6wyUMLvB) 하였다. 

칸타리딘은 많은 종류의 물집 딱정벌레에 의해 분비되는 테르페노이드 계열의 무색, 무향의 지방성 물질로, 대량으로 투여될 경우 화상제 또는 독극물로 사용되지만, 그것을 함유한 조제물은 역사적으로 중세유럽부터 최음제로 사용되었다. 자연 상태에서 칸타리딘은 수컷 물집 딱정벌레에 의해 분비되어 교배 중 암컷에게 전달되고, 그 후 암컷 딱정벌레는 포식자의 공격에 대한 방어 기작으로 알을 감싸서 후손을 보호한다.

 

 

본 연구에서는 그림에서 보여주는 바와 같이, 다른 여러 곤충이 어떻게 칸타리딘을 감지하고 기피하는지에 대한 연구를 시작으로 칸타리딘 감지 수용체를 라이브러리 스크리닝을 통해 돌연변이를 동정하고, 수용체 재현을 함으로써 기피 기작을 증명하였다. 뿐만 아니라, 물질 섭취 시 스머프 표현형을 보이는데 착안하여 독성 메카니즘을 분석한 결과 곤충의 중간 장 (midgut)을 통해 흡수가 되면서 세포와 세포막에 해로운 영향을 끼치고, 일부 세포가 사멸할 뿐만 아니라, 장에 구멍이 생기면서 장내에 영향을 끼쳐 결국 곤충이 사멸하게 된다는 것을 증명하였다. 
관련 연구는 또한 [Bric 한국을 빛낸 사람들]에도 소개되었다(https://www.ibric.org/bric/hanbitsa/treatise.do?mode=treatise-view&id=92262&authorId=44652&pager.offset=0&pagerLimit=10#!/list). 

 

본 연구는 과학기술정보통신부 이공분야 기초연구사업 중견연구와 환경부 Eco-생물소재 고급인재양성 특성화대학원 사업(단장 박용철)의 지원을 받아 진행되었으며, 로자니 프라단 학생과 바누 스레스타 박사는 해외우수연구인력지원사업의 지원을 받았다.