# 인체 후각 수용체 이용한 향기 상호작용 연구

냄새 분자는 특유의 향기를 가진 분자량 30~300 정도의 휘발성 화합물로 자연계에 수십만 종류가 존재한 다고 알려져 있다. 우리가 일상적으로 느끼는 향기는 단일 냄새 분자가 아니라 수십에서 수백 종류 이상의 냄새 분자가 혼합된 복합냄새인 경우가 많고 그중에서도 ‘향기의 상호작용’이 일어나 노트의 변화, 강화, 억제가 일어나고 있다.

인체가 복잡하게 혼합된 향기를 인식하는 메커니즘에 대해서는 많은 보고가 있다. 먼저 냄새 분자는 비강 내로 흡입된 후 후각상피에 존재하는 후각신경세포의 후각섬모 막 위에 발현해 있는 후각 수용체에 결합한다. 후각 수용체는 7회 막 관통형 G단백질 공액형 수용체(GPCR) 패밀리로 분류되며 그 수는 인간에게서는 약 400종류인 것으로 보고되고 있다.

냄새 분자가 후각 수용체에 결합하면 G단백질 Gα olf가 활성화되며 Gα olf는 아데닐 시클라아제 III(AC III) 를 활성화한다. AC III는 ATP(아데노신삼인산)에서 cAMP를 후각신경세포 내에 생성한다. 세포 내 cAMP 농도가 상승함에 따라 후각신경 세포막에 있는 cyclic nucleotide-gated channel(CNG)이 반응해 개방되며 세포 외부에서 칼슘 이온과 나트륨 이온이 유입돼 국소적이고 일시적인 막 전위 변화(활동전위)를 일으킨다.

동일 유형의 후각 수용체를 발현하는 후각신경세포의 활동전위는 신경돌기를 통해 후각구 내의 동일한 사구 체에 통합되며 그 후 더 높은 뇌 영역으로 정보가 전달돼 냄새감각(후각)이 발생한다. 우리는 무수한 복합냄 새를 감지하고 음식물과 화장품 등의 미묘한 향기를 즐기고 있지만 인체 후각 수용체는 약 400종류(이 연구에 서는 388종류로 취급한다)로 제한돼 있다.

이것은 한 종류의 후각 수용체가 여러 종류의 냄새 분자를 각각 다른 강도로 인식하고 한편으로 한 종류의 냄새 분자는 여러 종류의 후각 수용체에서 각각 다른 강도로 인식되며 인체 후각 수용체 전체에서 냄새 분자군을 패턴 인식하고 있는 것으로 보고되고 있다.

오랫동안 후각 수용체의 반응은 단순한 활성화 반응이며 복합냄새에 대한 반응은 각 후각 수용체의 활성화 반응 강도의 단순한 합으로 여겨졌지만 최근에는 활성화 반응 뿐 아니라 억제성 반응도 생기며 복합냄새에서 냄새 분자끼리의 상승적인 촉진과 억제가 생기는 것이 보고되고 있다.

그림1 AROMATCH 개요도

그러나 이들은 마우스 후각신경세포와 마우스 후각 수용체를 대상으로 한 연구가 대부분이며 인체 후각 수용체를 대상으로 한 연구는 제한적이며 특히 복합 냄새에 대한 인체 후각 수용체 반응에 관해서는 해명되지 않은 점이 많다. 또 지금까지 후각 수용체 반응의 분석에 사용돼 온 루시페라아제 분석은 후각 수용체 반응 후에 축적된 cAMP 양을 정량하는 종말점 측정 방법이기 때문에 냄새 분자에 의한 후각 수용체의 경시적인 반응 변화를 포착할 수 없었다. 따라서 경시적 변화가 중요한 인체 후각에 의한 관능 결과와 연관시키는 데 어려움이 있었다.