미라쿨린과 맛 인지의 맥락 의존성

[14~17] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

사람이 맛을 느끼는 과정은 음식 속 물질의 분자가 혀 표면의 미각 수용체에 결합하는 데서 시작된다. 미각 수용체가 자극을 받으면 전기적 화학적 신호가 생성되어 뇌로 전달되며, 뇌는 이 신호를 해석하여 단맛이나 신맛 등으로 인식한다. 그런데 일부 물질은 미각 수용체의 작동 방식을 바꾸어 같은 자극에도 수용체의 반응과 활성화의 정도를 달라지게 해 다른 맛을 느끼게 한다. 이러한 물질을 '맛 변화 물질'이라고 부른다. 아프리카 서부에서 자생하는 미라클베리의 열매에 포함된 미라쿨린이라는 단백질이 대표적인 예이다. 미라클베리 열매는 그 자체로는 단맛이 느껴지지 않지만, 이 열매를 섭취한 후 신맛이 있는 음식을 먹으면 달게 느껴지는 현상이 ⓐ 발생한다.

레몬처럼 신맛이 나는 음식에는 보통 구연산과 같은 산 성분이 ⓑ 포함되어 있다. 이러한 산이 물에 녹으면 수소 이온을 방출하여 용액 속 수소 이온 농도가 높아진다. 용액 속 수소 이온 농도를 나타내는 지표를 pH로 나타내는데, 수소 이온 농도가 높을수록 pH가 낮다. 신맛이 강한 음식을 섭취하면 입안의 pH가 일시적으로 낮아져 산성 환경이 Ⓒ 형성된다.

혀의 단맛 수용체의 바깥쪽에는 조개껍질 모양의 구조가 있는데, 여기에 특정 분자가 결합해 조개껍질 모양의 구조가 닫히면 수용체는 활성화 상태가 된다. 미라쿨린은 혀의 단맛 수용체에 결합하는데 입안의 환경이 중성 pH일 때 미라쿨린은 단맛 수용체를 활성화하지 않을 뿐 아니라, 단맛 물질에 대한 단맛 수용체의 반응을 억제하기도 한다. 그러나 입안의 환경이 산성 환경이 되면, 단맛 수용체의 표면에 결합된 미라쿨린의 전하 분포가 달라진다. 이러한 변화가 단맛 수용체의 바깥쪽 조개껍질 모양의 구조를 닫히게 만들어 수용체가 강하게 활성화된다.

미라클베리 열매를 섭취한 후 신맛이 강한 음식을 먹으면 단맛 수용체가 활발하게 신호를 생성하게 되고, 이 신호가 뇌로 전달되어 단맛을 느끼게 되는 것이다. 이 현상은 신맛을 감지하는 수용체가 단맛 수용체로 바뀌기 때문에 일어나는 것이 아니다. 실제로 변하는 것은 단맛 수용체의 민감도와 반응도이다. 여기서 민감도는 수용체가 자극에 의해 얼마나 쉽게 활성화되는지를 나타내는 성질이다. 즉 자극 물질의 농도가 낮거나 자극의 강도가 작아도 수용체가 활성화된다면, 그 수용체는 민감도가 높은 것이다. 반응도는 한 번 활성화된 뒤 신호의 크기가 얼마나 강하고 지속이 얼마나 오래 유지되는지를 ⓓ 지칭한다. 미라쿨린은 입안이 산성 환경과 같은 특정 조건에 놓였을 때 같은 자극에도 단맛 수용체가 더 쉽게, 더 크게 반응하도록 만든다.

미라클베리의 효과는 맛 인지가 자극 자체만으로 결정되지 않고 주변 조건에 좌우된다는 맥락 의존성을 잘 보여 준다. 같은 분자라 하더라도 수용체 상태와 화학적 환경이 어떻게 변했는지에 따라 미각 수용체의 반응은 달라질 수 있다. 이러한 맛 인지

의 맥락 의존성은 단순히 흥미로운 자연 현상을 넘어 다양한 실용적 응용 가능성을 가진다. 예를 들어 미라쿨린은 신맛이 나는 식품과 함께 섭취하면 설탕 없이도 단맛을 느끼게 하여 당뇨병이나 비만 환자를 위한 대체 감미제 개발에 활용될 수 있고, 항암 치료 과정에서 신맛 과민으로 고통받는 환자의 상황을 개선하는 데에도 ⓔ 기여할 수 있다.