달팽이관 소리 구별과정 규명…난청 치료 실마리

국내연구팀 "달팽이관 위치 따라 특정 주파수 민감한 청각세포 형성"

▲정상적 마우스의 청각기관 형태와 달팽이관에서의 위치특이적 유전자 발현이 나타난다(A~C). Shh 신호전달체계가 비정상적으로 활성화된 유전자변형마우스모델에서 청각기관의 형태와 유전자 발현이 변형된 것을 보여준다(D~F).[사진제공=한국연구재단]

[아시아경제 정종오 기자] 달팽이관이 고음과 저음 등 소리 주파수에 따라 각각의 소리를 구별할 수 있는 과정이 밝혀졌다. 앞으로 난청 원인 규명과 치료법 개발에 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

국내 연구팀이 체내 청각기관인 달팽이관이 다양한 소리를 한꺼번에 들어도 고음과 저음 등 소리 주파수에 따라 각각의 소리를 구별할 수 있는 능력을 얻게 되는 과정을 규명했다.

달팽이관이 다양한 소리를 인식해 구별해내는 능력은 동물세계에서 천적과 먹잇감의 소리를 구별하는 등 생존하는데 필수적 요소이다. 사람들 사이에서는 의사소통이나 음악 감상 등 일상생활에서도 매우 중요한 역할을 한다.

달팽이관이 다양한 소리를 각각의 주파수에 따라 구별해 감지하는 능력은 달팽이관 속 청각세포들이 특이적으로 배열된 토노토피 구조 때문이라는 것이 50여년 전 게오르크 폰 베케시(1961년 노벨생리의학상 수상자) 박사에 의해 규명됐다.

토노토피(tonotopy)는 사람을 포함한 척추동물이 다양한 소리를 한꺼번에 들어도 소리를 구별해 인식할 수 있는 것은 청각기관의 특수한 구조적 특징 때문이라는 학설을 말한다.

지금까지 조류(닭) 이외의 동물(포유류)의 달팽이관이 어떻게 이런 특수한 배열, 즉 토노토피 구조를 갖게 됐는지에 대해서는 알려지지 않았다. 연구팀은 달팽이관이 형성되는 과정에서 체내 신호전달물질(Shh)이 달팽이관의 위치에 따라 각기 다른 강도로 영향을 주고 이 신호 강도의 차이는 각기 다른 유전자의 발현을 유도하는 것을 밝혀냈다. 달팽이관의 위치에 따라 특정 주파수에 민감한 청각세포를 형성한다는 사실을 알아낸 것이다.

Shh(Sonic Hedgehog)는 척추동물의 다양한 장기 발생에 중요하게 작용하는 단백질을 말한다.

연구팀은 조류에서 토노토피 형성에 중요하다고 알려진 신호전달물질(레티노인산, Bmp7)의 발현도 Shh에 의해 조절됨을 확인했다. 즉 포유류와 조류 모두 Shh 신호전달물질이 토노토피 형성에 결정적 역할을 한다는 것이다.

이번 연구는 연세대 복진웅 교수가 주도하고 최재영, 손은진 교수와 마지현 박사과정생 등이 참여했다. 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구자) 등의 지원으로 수행됐다. 미국립과학원회보(PNAS) 3월9일자(논문명: Conserved role of Sonic Hedgehog in tonotopic organization of the avian basilar papilla and mammalian cochlea)에 실렸다.

복진웅 교수는 "이번 연구는 지금까지 풀리지 않았던 질문인 달팽이관이 여러 소리를 한꺼번에 들어도 어떻게 각각의 소리를 주파수에 따라 구별할 수 있는지에 대한 해답을 제공한 것"이라며 "다양한 선천적 혹은 후천적 요인으로 특정 주파수의 소리를 듣지 못하는 주파수 특이적 난청을 진단, 치료하는데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr