국립보건원(NIH) 과학자들은 오랜 시간 청력과 관련된 단백질의 숨은 기능을 밝혀냈다. 이 단백질은 내이 모세포의 세포막을 통해 지방 분자를 이동시키는 역할을 한다. 유전적 결함, 소음 손상, 약물이 이 과정을 방해하면 세포가 파괴되고 영구적인 청력 손실로 이어진다. 이 연구는 2026년 2월 21일부터 25일까지 샌프란시스코에서 열린 제70회 생물물리학회 연례 회의에서 발표되었다.

내이 모세포는 소리 진동을 뇌로 전달하는 전기 신호로 변환한다. 이 세포에 있는 미세한 스테레오실리아 구조는 소리의 진동에 따라 휘어지며, 이 움직임은 이온 채널을 열어 신경 반응을 일으킨다.

국립청각 및 기타 의사소통 장애 연구소(NIDCD) 앙겔라 바레테로스 박사 연구실의 박사과정생 허버트 리는 이 과정을 설명했다. 리는 “소리 진동은 이 모양과 같은 구조를 휘게 하며, 이는 이온이 세포 내부로 흐르게 하여 소리를 뇌로 전달하는 신호를 일으킨다.”라고 말했다. 채널 단백질에 문제가 생기면 모세포가 죽고, 이로 인해 영구적인 청력 손실이 발생한다.

TMC1과 TMC2 단백질은 이 채널을 형성한다. TMC1의 돌연변이는 유전적 청력 손실의 주요 원인 중 하나이다. NIDCD 팀은 이 단백질이 두 번째 역할을 수행한다는 사실을 밝혀냈다. 이는 지방 이동 단백질인 스크램블레이스로 작용하며, 세포막 양쪽 사이에 인지질을 이동시킨다.

세포는 세포막을 통해 인지질의 엄격한 배열을 유지한다. 일반적으로 인지질인 인지질세린은 세포 내부에 남아 있다. 이가 외부로 노출되면 세포 사멸 신호인 아폽토시스가 시작된다. 바레테로스 연구팀은 TMC1 돌연변이로 인해 청력 손실이 발생하는 쥐 모델의 모세포에서 이 현상을 관찰했다. 세포막은 충돌하고 분해된다.

바레테로스는 “TMC1 돌연변이로 인해 청력 손실이 발생하는 쥐 모델의 모세포에서는 이와 같은 막의 불균형이 나타난다.”라고 말했다. “인지질세린이 외부로 노출되고, 막은 충돌하고 분해되기 시작한다. 이는 아폽토시스의 특징이다. 이로 인해 모세포가 죽는다.”

이 연구는 아미노글리코사이드 항생제, 예를 들어 겔리마이신과 같은 약물의 부작용을 설명한다. 이 약물은 살아있는 모세포에서 스크램블레이스 활동을 증가시켜 막의 혼란과 세포 사멸을 유발한다.

리는 중요한 차이를 지적했다. “과거에는 이러한 약물이 청력 손실을 유발하는 TMC 채널 기능을 차단한다고 생각했다.”라고 그는 말했다. “하지만 살아있는 모세포의 복잡한 환경에서는 이러한 약물이 막의 비대칭성을 붕괴시키는 강력한 방해물질로 작용한다.” 실험실에서 정제된 단백질은 이 약물에 영향을 받지 않으며, 특정 인지질이나 파트너 단백질 같은 요소들이 세포 내에서 이 효과를 증폭시킬 가능성이 있다.

연구팀은 세포막 내 콜레스테롤이 스크램블레이스 작용을 조절한다고 보고했다. 콜레스테롤 수치가 높거나 낮으면 활동이 달라진다. 이는 콜레스테롤 조절을 통한 보호 전략, 예를 들어 식단이나 약물을 통해 청력 손실을 예방할 수 있는 가능성을 열어준다. 이러한 전략은 귀를 항청독성 물질이나 유전적 위험으로부터 보호할 수 있다.

NIH-존스 홉킨스 대학교 연합 프로그램의 석사과정생이자 공동 첫 저자인 예인 크리스티나 공은 치료 가능성에 대해 언급했다. “이 약물이 스크램블레이스를 활성화하는 메커니즘을 이해한다면, 이 효과를 갖지 않는 새로운 약물을 설계할 수 있을 것이다.”라고 공은 말했다. 이로 인해 항생제는 감염을 치료하면서도 청력을 손상시키지 않을 수 있다.

이 발견은 감각 세포 생존에 있어 막 건강의 중요성을 강조한다. 귀를 넘어, 스크램블레이스는 다른 질병에도 관련이 있지만, 연구자들은 이 연구가 청력에 초점을 맞추고 있다고 강조했다. 향후 연구는 콜레스테롤과의 연관성과 약물 재설계를 탐구할 계획이다. TMC 돌연변이를 가진 환자나 소음 환경에 노출된 환자가 가장 큰 혜택을 볼 수 있다.