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G수용체 : Chemosensory

G protein : 역할

1. 감각 Sensory
-  Visual : Rhodopsin = opsin + retinal
-  Smell : olfactory receptors
-  Taste : 단맛, 감칠맛, 쓴맛
2. receptors in the mammalian brain : Behavioral and mood regulation
- Cannabinoid
3. chemokine receptors : 면역, 염증
4. Autonomic nervous system : 혈압, 심장박동, 소화
-  비만조절 receptors
5. Cell density sensing
6. 항상성 조절 (e.g., water balance)








TAAR

당신이 작고 힘없는 동물이라면, 당신을 잡아먹을 수 있는 포식자가 주변에 있는지를 알아챌 방법이 있다면 매우 유용할 것이다. 하버드 의대의 스테펜 리벌리 박사가 이끄는 연구진은 동물원에 사는 다양한 동물(사자와 곰 포함)의 소변 샘플을 분석한 결과, 설치류가 이러한 탐지능력을 갖고 있다는 사실을 발견했다(참고논문 1). 연구진에 의하면 "육식동물의 소변에 고농도로 존재하는 화학물질이 마우스와 랫트에게 `근처에 포식자가 있으니 얼른 피신하라`는 경고신호를 보낸다"고 한다. 피식자로 하여금 기지(旣知)의 포식자를 인식하게 하는 화학물질은이미 동정되었다. 그러나 피식자와 포식자가 서로 맞닥뜨린 경험이 없음에도 불구하고, 피식자로 하여금 `잠재적 포식자`의 존재를 느끼게 하는 물질이 발견된 것은 이번이 처음이다.

연구진은 2001년에 발견된 TAARs(trace amine-associated receptors)라는 이름의 수수께끼 후각수용체 그룹을 분석하는 것으로부터 연구를 시작하였다(참고논문 2). TAARs는 대부분의 척추동물에서 발견되는데, 구체적인 동물마다 그 개수는 다양하다(예컨대 마우스는 15개, 랫트는 17개을 갖고 있는 데 반해, 인간은 겨우 6개밖에 갖고 있지 않다. 그러나 이 수용체에 어떤 화학물질이 결합하는지에 관해서는 알려진 것이 거의 없다). 연구진은 TAARs 중 하나인 TAAR4가 밥캣(bobcat, 살쾡이와 비슷하지만 더 작은 식육목 고양이과의 들짐승)의 소변에 의해 활성화된다는 것을 발견했다. 밥캣의 소변은 온라인에서 판매되는데, 정원사들에 의해 (정원을 망쳐 놓는) 설치류와 토끼를 쫓기 위해 사용된다. 연구진은 밥캣의 소변을 분석한 끝에 TAAR4를 활성화시키는 분자를 추출하는 데 성공했는데, 그것은 다름아닌 2-페닐에틸아민(2-phenylethylamine)이었다.

연구진은 다음으로, 2-페닐에틸아민이 밥캣의 소변에만 들어 있는지를 확인하는 작업에 착수하였다. 그러나 연구진은 다른 동물의 소변을 채취하는 데 어려움을 느꼈다. 더욱이 상업적으로 판매되는 동물의 소변은 다른 물질에 오염되어 있는 경우가 많아, 그것이 천연적으로 2-페닐에틸아민을 포함하고 있는지의 여부를 확신할 수 없었다. 이에 연구진은 뉴잉글랜드와 사우스다코타 주의 동물원 등을 방문하여 동물의 소변을 직접 채취하였다. 그 결과 연구진은 (사자, 표범, 살쾡이 등의) 육식동물로부터 시작하여 (소, 기린, 얼룩말 등의) 초식동물에 이르기까지 다양한 동물들의 소변 샘플을 확보할 수 있었다. 연구진은 인간, 고양이, 그리고 다양한 설치류의 소변까지도 채취하여 분석하였다. 분석 결과 육식동물들(예: 사자, 살쾡이, 호랑이 등)의 소변에는 고농도의 2-페닐에틸아민이 들어 있는 것으로 밝혀졌다. 이에 반해 초식동물의 소변에 들어 있는 2-페닐에틸아민의 농도는 육식동물의 1/3,000에 불과했다(첨부그림 1, 2 참조). 연구진은 2-페닐에틸아민이 고기의 소화 과정에서 나오는 부산물이라고 생각하고 있지만, 이를 입증하려면 보다 심층적인 후속연구가 필요하다.

연구진은 마지막으로, 2-페닐에틸아민의 기능을 확인하기 위해 몇 방울의 2-페닐에틸아민(2-페닐에틸아민 자체로 또는 사자의 소변으로)을 우리 안에 넣고 마우스와 랫트가 어떻게 반응하는지를 관찰하였다. 우리 안의 마우스와 랫트는 2-페닐에틸아민(또는 사자의 소변)이 있는 곳에는 얼씬도 하지 않았지만, 연구진이 효소를 이용하여 2-페닐에틸아민을 분해시키자 마우스와 랫트는 우리 안을 이곳저곳 누비고 다녔다. "TAAR 수용체의 기능은 지금껏 베일에 가려져 있었다. 그러나 이번 연구를 계기로 하여 우리는 그것이 동물의 본능적 행동을 제어한다는 증거를 갖게 되었다"고 이탈리아 국제 고등연구소(SISSA)의 안나 메니 박사(생리학)는 논평했다. 한편 이번 연구는 "동물의 본능적 반응을 촉발하는 후각수용체는 서골비기관(vomeronasal organ)에만 존재하며, 인간은 이 기관을 갖고 있지 않다"는 기존의 이론에 도전장을 던지는 것으로 간주된다. TAARs는 후각상피(olfactory epithelium: 비강의 천정에 존재하는 전문화된 조직)에 존재하는데, 인간은 - 비록 TAAR4의 활성화된 유전자를 보유하고 있지는 않지만 - 후각상피를 보유하고 있다.

연구진은 TAAR4가 동물의 행동을 직접 제어한다는 결정적인 증거를 확보하지는 못 했다. 그러기 위해서는 TAAR4 수용체가 녹아웃된 마우스를 만들어 육식동물의 소변에 노출시키고, 이 마우스가 아무런 반응을 보이지 않는 것을 확인해야 한다. 연구진은 이러한 실험을 실제로 기획하고 있으며, 나아가 TAAR4에 의해 활성화되는 뇌의 회로(brain circuit)가 무엇인지를 밝혀낼 계획이다. "우리는 동물의 인식 및 행동과정에 대해 많은 정보를 갖고 있지만, 양자(兩者)를 연결하는 뇌의 회로는 아직 밝혀내지 못했다. 그것은 신경과학 분야에서는 하나의 커다란 블랙박스로 여겨지고 있다. TAAR4는 그것을 밝혀내기 위한 길을 열어 줄 것으로 기대된다"고 연구진은 말했다.