화학적 반응성에 대한 감지 기전은 통각 기전으로써 조직손상을 일으킬 수 있을 정도로 강한 화학적 반응성을 갖는 화합물을 느끼고 회피하게 한다. 화학적 반응성은 크게 친전자성(electrophilicity)과 친핵성(nucleophilicity)으로 나눌 수 있다. 지난 10여년 동안 화학적 통각은 TRPA1이라는 수용체를 통해 이 두가지 반응성 중에 주로 친전자성만을 느끼는 것으로 알려져 왔으나, 본 연구실에서는 친핵성을 느끼는 species-specific한 TRPA1들을 최초로 발견하였으며 (eLife, 2016) 이 기능이 갖는 생물학적인 의미에 대한 연구를 진행중이다.

이번 논문은 이러한 노력에 대한 하나의 결실로, TRPA1 [구체적으로 초파리 및 모기TRPA1(A) isoform]이 친핵성을 느끼는 기능을 갖을 때에만, 빛에 반응하여 전자를 내어 줄 수 있는 색소분자(광독성분자)들을 빛이 없는 조건에서도 선별적으로 감지할 수 있다는 것을 밝혔다. 이 결론은 역으로 광독성을 나타내는 색소분자들이 공통적으로 친핵성을 갖는 친핵체(nucleophiles)라는 것을 의미하며, 이는 최초로 광독성이 친핵성과 관련되어 있음을 보인 것이다. 흥미로운 점은 인류의 화학적인 지식의 발전에도 불구하고 광독성을 갖는 분자들에 대한 확실한 분류 방법이 이 연구 이전에는 미비하였다는 것이다. 본 연구는 신약개발 과정 중에 광독성 분자들을 제외하는데 유용할 수 있으며, 반대로 암 같은 질병에 대한 광역학적인 치료법에 유용할 수 있는 광독성 색소를 더 효율적으로 찾을 수 있으리라 생각된다. 여기에 더하여 우리는 이전 연구(eLife 2016)를 통해 TRPA1(A)가 친핵성 감지 기능을 통해 광화학 반응에 의해 생겨나는 free radicals를 느끼는 것을 발견한 바 있다. 따라서 TRPA1(A)가 광화학독성의 결과물인 free radical 뿐만 아니라, 하나의 원인이 되는 광독성 분자를 감지함으로써 생체내에서 광화학적 독성을 감지하고 회피하게 하는 sensory nexus로 작용함을 종합적으로 파악할 수 있었다.

Figure 1. 광독성분자인 riboflavin에 의해 빛 조건에 관계없이 TRPA1(A)가 활성화 됨.

Figure 2. 여러가지 광독성을 갖는 색소들이 친핵성을 느끼는 TRPA1(A)를 특이적으로 활성화 시킴.