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[신경 쓰이는 생물학 이야기] 모기가 닝겐의 향긋한 냄새에 이끌리는 메커니즘
생명과학 칼 베르니케 (2019-04-02 09:31)

모기 암컷은 알을 낳기 위해서 인간의 피를 필요로 한다. (이게 다 그놈의 진화 때문이다.) 
(참고: 만화로 배우는 곤충의 진화19 : 모기의 역사

특히 이 연구에 사용된 이집트숲모기(Aedes aegypti)는 황열병, 뎅기열, 말라리아, 그리고 지카바이러스 등을 전염시키는 중간숙주다. 군대 간 사람들이 많이 봤던 (그리고 엄청 물렸던), 소위 전투화까지 뚫는다고 하는 (물론 그건 속설일 뿐이다) '아디다스 모기'가 이녀석이다. 필자도 이녀석 때문에 전방에서 군생활 할때 여름에는 '프리마퀸'인지 '클로로퀸'인지 하는 말라리아약을 먹고 지냈다.

인간의 피를 빨아먹는 흰줄숲모기
그림: 인간의 피를 빨아먹는 흰줄숲모기. 각종 전염병을 옮기는 주범이다. (출처: 위키백과 독일어판)

인간의 땀에는 모기가 반응하는 각종 휘발성 물질들이 있다. 암모니아, 아민, 카르복시산, 젖산, 케톤, 황화물, 1-옥텐-3-올 등인데, 마이애미의 플로리다 국제대학 (Florida International University in Miami)의 매튜 디제나로(Matthew DeGennaro)가 이끄는 연구진은 모기가 인간의 땀냄새 중 젖산 등의 휘발성 산을 감지하는 후각수용체 단백질을 발견하였다. 이 연구는 2019년 3월 28일 Current Biology 인터넷판에 게재되었다.

본 논문 저자들의 그림 요약
본 논문 저자들의 그림 요약.

연구진은 이 유전자를 곤충간의 진화적 보존을 검색해서 찾아냈다. 초파리의 후각신경에 발현되는 후각 수용체 중 IR8a, IR25a, IR76b 등 세 개의 이온 통로(ionotrophic) 수용체 유전자가 있으며, 모기에도 같은 유전자들이 있다는 사실로부터 탐색을 시작했다. 사실 모기에는 대략 30여 개의 후각 감지 기능이 있는 이온 채널 수용체(IR)가 존재하며, 후각 수용체(OR)는 최소 117개 있다고 한다. 연구진은 이 중 IR8a가 휘발성 산에 반응하는 수용체임에 착안하여 모기에서도 같은 기능을 할 것으로 예측하고 그 가설이 맞는지 실험을 진행했다.

이어서 연구진은 이 IR8a라는 녀석이 정말로 더듬이에서만 발현되는지 알아보기 위해 모기를 '오체분시'하고 각각의 조직에서 RNA를 추출하여 RT-PCR로 유전자 발현량을 측정했더니 정말로 더듬이에서만 발현된다는 것을 알게 되었다.

이어서 연구진이 요즘 핫하다는 크리스퍼 (CRISPR-Cas9) 유전자 편집 기술을 사용해서 IR8a 유전자를 망가뜨렸더니, 모기가 젖산 냄새를 맡지 못하게 되었다. 결과적으로 IR8a가 망가진 모기는 인간 냄새에 덜 이끌리게 되었다.

IR8a는 모기가 사람 피를 빨고 있을 때 인간 냄새에 더 민감하게 활성화되어 모기가 인간과 다른 척추동물을 구별하는 역할을 할 것으로 예상되며, IR8a를 망가뜨린 모기가 따뜻한 혈액이나 이산화탄소 등 모기를 끌어들이는 다른 요소에 대한 반응은 이상이 없었기에, IR8a는 젖산 등 휘발성 산에만 특이적으로 반응하는 수용체인 것으로 예상된다. 그리고 IR8a가 망가진 상태로는, 비슷한 다른 종류의 후각수용체를 거기다 발현시키더라도 인간 냄새에 끌리는 행동을 복원시키지 못하였다.

이 IR8a는 일단 활성화되기 위해서는 이산화탄소에 의한 GR3 수용체의 활성화가 필요하지만, 일단 IR8a가 활성화 되고 나면 인간 땀에 존재하는 휘발성 산을 감지하는 기능을 하게 된다고 한다. 즉 이산화탄소가 있으면 활성화되며, 이어서 인간 체취에 많은 휘발성 산을 감지해서 다른 동물들로부터 인간을 구분해 내는 데 도움이 되는 후각 보조 수용체 유전자라고 할 수 있겠다.

모쪼록 이 결과를 이용해서 모기의 IR8a 활성화를 억제하는 모기 퇴치제를 개발하게 된다면, 특히 땀냄새 많이 나서 모기에 더 잘 물리는 이들에게 더운 여름날 밤에 창문 활짝 열고 잘 수 있는 희망이 보이지 않을까 싶다.

참고논문:
Raji, J.I., Melo, N., Castillo, J.S., Gonzalez, S., Saldana, V., Stensmyr, M.C., and DeGennaro, M. (2019). Aedes aegypti Mosquitoes Detect Acidic Volatiles Found in Human Odor Using the IR8a Pathway. Curr. Biol. Available online.
 

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이원석 (칼 베르니케)
신경생물학 전공으로 필명이 말하듯 아무말 대잔치를 벌이는 경향이 있으나 주제는 대체로 생물학, 특히 신경생물학에 편향됨.
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