후각수용기(嗅覺受容器, Olfactory receptor)는 비강 상부의 후각점막에 위치하며, 냄새를 유발하는 화학 물질(향미 입자)을 감지하여 신경 신호로 변환하는 단백질 분자이자 세포 기관이다. 생물체가 외부 환경의 화학적 정보를 수집하여 뇌로 전달하는 후각 체계의 가장 기초적인 단계를 담당한다.
개요
후각수용기는 주로 후각신경세포(Olfactory sensory neuron)의 표면에 존재하는 수용체 단백질을 일컫는다. 공기 중에 떠다니는 기체 상태의 화학 물질이 코점막의 점액에 용해되어 수용체와 결합하면, 해당 세포에서 전기적 신호가 발생한다. 이 신호는 후각신경을 타고 뇌의 후각전구(Olfactory bulb)로 전달되어 최종적으로 냄새를 인지하게 된다.
구조 및 기전
후각수용기는 생화학적으로 G단백질 결합 수용체(G protein-coupled receptor, GPCR)군에 속한다.
- 결합: 특정 구조를 가진 향미 입자가 그에 부합하는 입체 구조를 가진 후각수용기와 결합한다.
- 활성화: 결합이 이루어지면 세포 내의 G단백질이 활성화되며, 이는 아데닐산 고리화효소(adenylate cyclase)를 자극한다.
- 신호 변환: 세포 내 cyclic AMP(cAMP)의 농도가 상승하면서 이온 통로가 열리고, 나트륨(Na⁺)과 칼슘(Ca²⁺) 이온이 유입되어 세포막의 탈분극이 일어난다.
- 전달: 발생한 활동 전위는 후각신경을 통해 뇌로 전달된다.
유전적 특징
후각수용기를 암호화하는 유전자는 포유류 게놈에서 가장 큰 유전자 가족 중 하나를 형성하고 있다. 인간의 경우 약 400여 개의 활성 후각수용기 유전자를 보유하고 있는 것으로 알려져 있으며, 개나 쥐와 같은 동물은 이보다 훨씬 많은 수천 개의 유전자를 보유하여 더 민감한 후각 능력을 발휘한다.
연구 역사
후각수용기의 작동 원리와 유전자 체계는 1991년 린다 벅(Linda B. Buck)과 리처드 액설(Richard Axel)에 의해 구체적으로 밝혀졌으며, 이들은 후각 체계에 대한 기여를 인정받아 2004년 노벨 생리의학상을 수상하였다.
의학적 관련성
후각수용기의 손상이나 유전적 결함은 후각 상실(Anosmia), 후각 감퇴(Hyposmia) 또는 환후증(Phantosmia) 등의 감각 이상을 초래할 수 있다. 최근 연구에 따르면 후각수용기는 비강뿐만 아니라 피부, 근육, 신장 등 체내의 다른 조직에서도 발견되어 대사 조절이나 세포 재생 등에 관여한다는 사실이 보고되고 있다.