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인공지능이 이뤄낸 단백질 연구의 혁명

이주호 농업연구사 (농촌진흥청 식물소재바이오공학과)

2024년 노벨상의 화두는 인공지능(AI)이었다. 노벨 물리학상과 화학상 모두 기초연구가 아닌, 인공지능을 연구했거나 응용해 도구를 설계한 과학자들이 수상했다. 특히 노벨 화학상은 단백질 설계 도구인 로제타폴드를 개발한 미국 워싱턴대의 데이비드 베이커 교수와 단백질 구조 예측 도구인 알파폴드를 개발한 구글 딥마인드 CEO 데미스 허사비스, 연구원 존 점퍼에게 수여됐다. 단백질은 인간의 신체를 구성하는 필수요소로 생명 현상의 모든 과정에 관여한다. 소화할 때 필요한 소화효소, 면역 반응에 관여하는 항체, 세포 내의 다양한 화학반응 등이 그 예다. 구조에 따라 단백질은 1차부터 4차 구조까지 분류된다. 1차 구조는 아미노산이 일렬로 배열된, 가장 간단한 형태다. 1차 구조가 펩타이드 결합으로 알파 나선, 베타 병풍 구조를 이룬 것이 2차 구조다. 3차 구조는 아미노산 간의 상호작용으로 구성되며, 단백질 각각의 3차원 구조라 할 수 있다. 두 개 이상의 3차 구조가 모여 만들어진 거대 분자 구조를 4차 구조라 한다. 생체 내에서 단백질-단백질 간의 상호작용은 마치 자물쇠-열쇠처럼 이뤄지기 때문에 각각의 단백질 3차 구조가 중요하다. 따라서 단백질의 3차 구조를 밝