인공 사료가 꿀벌 건강의 분자 마커 유전자 발현에 미치는 영향

Olga Frunze1*, 김현지1, 이정현1,2, 권형욱1,2

(1대학중점연구소 매개곤충자원융복합연구센터, 2인천대학교 생명과학부)

The Impact of Artificial Diets on Molecular Marker Gene Expression in Honey Bee Health

Olga Frunze1*, Hyunjee Kim1, Jeong-Hyeon Lee1,2 and Hyung-Wook Kwon1,2

(1Convergence Research Center for Insect Vectors (CRCIV), Incheon National University,

2Department of Life Sciences, Incheon National University)

요약: 꿀벌은 대사 과정을 연구하는 데 중요한 모델 역할을 한다. 현재 인공사료로 인한 꿀벌의 영양소 변환, 특히 단백질 관련 기전이 꿀벌의 발달, 건강, 질병에 미치는 영향에 대해서는  여전히 과학자들 사이에서 논의되고 있다. 이러한 불확실성을 해소하기 위해 Apis mellifera ligustica의 장수하는 개체들에 네 가지 인공 사료로부터 수용성 단백질의 소화율과 변환을 조사했다. 또한, 전사체 분석 및 단백질 정량 기술을 사용하여 대사와 DWV 발현 수준에 대한 영향을 분석했다. 연구된 사료 중에서, 단백질 함량과 소화율이 높은 사료 2개가 심층 분석을 위해 선택되었다. 이후 머신 러닝을 통해 식이와 관련된 여섯 가지 분자 마커(SOD1, Trxr1, defensin2, JHAMT, TOR1, vg)를 확인했다. 이러한 결과는 영양 연구와 양봉에 중요한 함의를 가지며, 농업에서 꿀벌의 중요한 역할을 강조한다.

Abstract:  Honey bees serve as a valuable model for studying metabolic processes, yet the molecular mechanisms of nutrient transformation, especially protein-related ones, and their effects on development, health, and disease are still debated among scientists. To address this uncertainty, we examined the digestibility and transformation of water-soluble proteins from four different artificial diets in long-lived populations of Apis mellifera ligustica. We also analyzed their impact on metabolism and DWV expression levels using transcriptomic and protein quantification techniques. Among the diets studied, Diet 2, with its high protein content and digestibility, was chosen for in-depth analysis. Machine learning then identified six molecular markers related to the diet: SOD1, Trxr1, defensin2, JHAMT, TOR1, and vg. These results have important implications for nutritional research and beekeeping, emphasizing the essential role of honey bees in agriculture.

사사: 본 연구는 농촌진흥청 (과제번호 RS-2023-00232749)과 교육부의 재원으로 한국연구재단(NRF)(2020R1A6A1A03041954)의 지원을 받아 수행되었음.