성큼 다가온 노벨상 시즌! 올해 노벨상을 예측하던 중 심상치 않은 주제가 등장한다. 바로 역대 노벨 화학상을 수차례 휩쓴 ‘단백질 연구’. 단백질 연구가 노벨상을 휩쓸 만큼 주목받는 이유는 무엇일까? 27년간 단백질 구조 예측을 연구해 온 석차옥 교수가 직접 그 중요성을 풀어낸다.
서로 다른 일을 만드는 단백질의 구조
우리 몸속에서 수많은 역할을 하는 단백질. 그 종류만 무려 100만 가지가 넘는다는데! 산소를 운반하는 헤모글로빈부터 몸의 조직을 지탱하는 콜라겐까지, 단백질이 서로 다른 일을 할 수 있는 비밀은 바로 저마다 다른 ‘구조’에 있다. 하지만 이 단백질의 구조를 알아내는 일은 오랫동안 과학계의 난제였다. 단백질 하나의 구조를 밝히는 데 무려 84년이 걸린 사례까지 등장하며 ‘구조생물학자들의 무덤’이라 불린 치열한 연구의 역사가 공개된다.
CASP에 등장한 AI 알파폴드
단백질 구조를 밝히기 위해 오랜 시간을 쏟아야 했던 과학자들. ‘실험 말고 다른 방법은 없을까?’ 그 고민 끝에 과학자들은 단백질의 구조를 ‘예측’하는 방법에 도전하기 시작한다. 더 정확한 예측법을 찾기 위해 1994년 시작된 세계 대회 ‘CASP’. ‘단백질 구조 예측 올림픽’이라 불리는 이 무대에서 전 세계 과학자들이 경쟁해 온 가운데, AI 알파폴드가 등장해 1등을 차지한다. 과연 알파폴드는 오랫동안 과학자들을 괴롭혀 온 난제를 어떻게 풀어냈을까?
세상에 없던 단백질을 만드는 드 노보 설계
이제 단백질 연구는 구조를 밝히고 예측하는 것을 넘어 새로운 단백질을 만들어내는 단계로 나아가고 있다. 원하는 기능에 맞춰 세상에 없던 단백질을 만드는 ‘드 노보(De novo) 설계’가 그 주인공이다. 문제가 되는 단백질의 기능을 조절해 난치병 치료에 활용할 가능성도 열리고 있다는데. 단백질 연구는 과연 질병 치료를 어디까지 바꿔놓을까?
수십 년에 걸쳐 단백질의 구조를 밝히던 시대에서 AI로 구조를 예측하고, 원하는 기능의 새로운 단백질을 설계하기까지!
실험으로 구조를 밝히는 데서 AI 예측과 새로운 단백질 설계로 연구의 영역이 넓어진 지금, 단백질의 구조를 이해하는 일은 생명과 질병을 바라보는 방식을 어디까지 바꿔놓을까?
단백질 구조 연구의 현재와 미래를 만나볼 수 있는 EBS1 ‘취미는 과학’ 101화 ‘단백질, 왜 구조가 중요할까?’는 9월 18일 금요일 오후 10시 50분에 방송된다.
사진 : EBS