고려대학교 생명과학대학

식품의 향기 성분으로 장(腸) 건강 지킨다

이성준 교수팀, 소화기관에 존재하는 후각수용체 작용 규명

연구결과 국제학술지 Gut Microbes 게재

▲ 왼쪽부터 우춘연 박사(공동 제1저자), 정미영 박사(공동 제1저자), 이성준 교수(교신저자)

□ 식품공학과 이성준 교수 연구팀이 ‘이소발현 후각 수용체 활성조절을 통한 식품 향기성분의 GLP-1 분비 및 장 염증 조절 기전’을 내용으로 한 연구 결과를 국제학술지 『Gut Microbes』(IF: 10.245)에 11월 1일 발표했다.

- 논문명 : Activation of ectopic olfactory receptor 544 induces GLP-1 secretion and regulates gut inflammation;https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1987782)

□ 식품에는 각종 영양소 뿐 아니라 여러 가지 향기 성분도 존재한다. 이러한 향기 성분은 식품의 풍미를 증진시키고 식욕을 조절하는 역할을 하는데, 체내에 흡수되면 다양한 생물학적 효능을 발휘하는 기능성 물질로 작용하기도 한다.

□ 식품 향기 성분은 코의 후각 상피세포에 존재하는 후각 수용체 (olfactory receptor)를 통한 신호 전달 과정을 통해 냄새 정보를 대뇌에 전달하는데, 최근 연구 결과에 따르면 후각 수용체가 신장/간/근육/지방/면역세포 등 다양한 조직에서 광범위하게 이소 발현(異所發現, ectopic expression) 된다는 사실이 밝혀져 왔다.

□ 이성준 교수팀에서는 이러한 점에 착안하여 소화기관인 장 조직에 후각 수용체가 발현된다면 식품 향기 성분의 표적 단백질로 작용하여 식품 향기 성분의 건강 효능을 매개할 수 있다는 가설을 세우고 연구를 수행해왔다.

□ 논문에서 이성준 교수팀은 마우스 소장 및 대장에서 높게 발현되는 이소발현 후각수용체 Olfr544를 규명했고 밀, 보리, 오트밀, 수수 등 여러 가지 곡류에서 생성되는 아젤라산 (Azelaic acid)이 후각수용체 Olfr544에 리간드로 작용하여 cAMP-PKA-CREB 신호전달을 활성화 시키는 것을 밝혀냈다.

□ 즉, 소장 내분비 세포와 마우스에 아젤라산을 처리했을 때 cAMP-PKA-CREB 신호전달 활성을 유도하여 소장에서 항비만 효과를 가지는 장내 호르몬인 GLP-1의 분비가 증가하는데 반해 Olfr544 유전자가 억제된 세포 및 Olfr544 결핍 마우스에서는 이러한 효과가 나타나지 않아 아젤라산이 Olfr544에 작용하여 GLP-1의 분비 효과를 보여주게 된다. 대장에서는 장내 미생물총 분석에 의해 아젤라산에 의해 Bacteroides acidifaciens 균주 증가, 분변 대사체 분석에 의해 아젤라산에 의해 항비만 및 항산화 작용과 연관된 대사체의 수준 증가, 염증성 사이토카인 발현 억제를 통한 장내 투과성이 개선되며 결과적으로 비만과 연관된 장 염증을 예방할 수 있다.

□ 이 연구는 인간유전체의 3%에 달하는 후각수용체가 장조직에서도 발현되어 생물학적 기능을 수행한다는 것을 밝혀낸 과학적 의미가 크며, 논문 게재와 함께 Olfr544를 활성화 시키는 아젤라산의 장내 GLP-1 분비 촉진 및 대장 내 염증질환 개선 효능 관련 결과에 대해 특허를 출원했으며, 산업적으로도 장내 분비 호르몬 증가 및 대장 내 염증질환 개선 용도의 식품 소재, 의약 조성물 및 건강기능성 식품 개발에 활용될 수 있다.

□ 이번 연구 성과는 식품분야 연구실에서 JCR 미생물학 분야 상위 7% 학술지에 연구 내용을 게재하는 성과를 달성한 것으로 더욱 큰 의미가 있다. 교신저자인 이성준 교수는 2004년부터 고려대 식품공학과 교수로 재직하면서 140여 편의 SCI 논문을 발표했고 기초 연구와 산업화 응용 연구를 수행하면서 50여명의 졸업생을 배출해 오고 있다.

□ 이 연구는 한국연구재단의 기초연구사업(중견연구, 창의도전연구) 지원으로 수행됐다.

그림 : 아젤라산의 Olfr544 활성화를 통한 GLP-1 분비 빛 장 염증 조절 기전

Olfr544는 소장 및 대장에 발현되며 리간드 화합물인 아젤라산 (azelaic aicd)에 의해 cAMP-PKA-CREB 신호전달과정을 활성화 한다. 이는 소장에서 장내 호르몬 GLP-1 분비 증가와 대장에서 Bacteroides acidifaciens 균주 증가, 염증성 사이토카인 발현 억제를 통한 장내 투과성을 개선함으로서 장의 염증을 억제한다.