냄새 농도에 따라 향기 또는 악취로 인식하는 신경학적 원인 규명

대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 김규형·문제일 교수 공동 연구팀이 냄새 물질 농도에 따라 향기 또는 악취로 반응하는 동물의 신경학적 기전을 규명했다.

향수는 적당히 뿌리면 향기로 느껴지지만 너무 과하면 악취로 느껴지기도 하는데 이처럼 냄새 물질 농도에 따른 동물의 후각 행동 전환과 관련한 메커니즘은 알려진 바가 거의 없었다.

연구팀은 예쁜꼬마선충을 이용해 오래된 김치에서 나는 냄새 성분인 다이메틸트라이설파이드(DMTS)라는 황화물에 대한 후각 행동을 연구했다. 연구팀은 선충들이 저농도 DMTS 냄새에 대해 선호 반응을 보이지만, 고농도일 경우에는 회피 반응을 보인다는 것을 확인했다. 그러한 정반대 행동 양상과 관련해 연구팀은 DMTS 냄새를 맡지 못하는 돌연변이 선충을 찾아냈고 이 돌연변에서 ‘SRI-14’이라는 후각 수용체가 망가져 있다는 것을 알아냈다. 또 이 후각 수용체가 선충의 고농도에 대한 회피 반응과 저농도에 대한 선호 반응 모두에 필요하다는 것을 밝혔다.

나아가 연구팀은 ‘SRI-14’ 후각 수용체가 어떤 신경 세포에서 기능을 하는지를 알아내기 위해 다양한 유전학·신경생물학 실험을 진행했다.

그 결과 예쁜꼬마선충 머리에 위치한 개재신경 세포는 인간의 대뇌 피질처럼 감각 정보를 통합하고 조절하는 기능을 하는데, 선충의 개재신경 하나가 DMTS를 감지하는 각각의 감각 신경 세포에 연결되어 있고 저농도와 고농도의 DMTS 신호를 받아 처리해 궁극적으로 농도에 따른 적합한 행동을 끌어낸다는 것을 규명했다.

이로써 냄새 물질의 농도에 따라 각각 다른 수용체가 존재해 반대되는 후각 행동을 유발한다는 기존 학설과 달리 한 개의 수용체가 모든 농도를 감지하고 이 정보가 하위 신경 회로에서 처리되어 후각 행동을 야기한다는 점을 연구팀이 처음으로 밝혀냈다.

연구 결과는 생물학 분야 국제 학술지 《커런트 바이올로지(Current Biology)》에 실렸다.

출처: 뉴턴 2022.02