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심장이 뛰는 것부터 배가 고프고 잠이 오는 시간까지 우리 몸은 정교한 생체리듬을 따라 움직여요. 그런데 최근 이걸 수학으로 계산해 세균에 적용한 연구 결과가 발표됐어요. 한국과학기술원 김재경 교수팀이 생체리듬을 설계하고, 미국 라이스대학 메튜 베넷 교수팀이 이 생체리듬을 따르는 대장균을 만든 거예요.

이번 연구는 ‘합성생물학’이라는 개념을 이용했어요. 합성생물학은 기계를 만들 때 전지, 전구, 모터 등을 연결해 전자 회로를 만들 듯 생물에서도 유전자와 단백질을 바꾸면 새로운 생체회로를 만들 수 있다고 생각하는 학문이지요.

김 교수팀은 생체 내에서 *유전자 발현이 조절되는 새로운 회로를 만들었어요. 즉, 유전자를 조절할 수 있는 생체리듬을 설계한 거예요.

이를 위해 김 교수팀은 우리 몸에서 단백질 양이 많아지면 이후에는 단백질을 적게 만들도록 조절하는 과정에 주목했어요. 그리고 이때 일어나는 변화를 미분방정식을 이용해 계산했어요. 그 뒤 대장균에 이 계산을 적용해 보았더니 계산대로 단백질 양이 조절됐답니다.

김 교수는 “아직은 부족한 생물학과 수학의 교류가 앞으로 더 활발해졌으면 좋겠다.”고 말했어요.

*유전자 발현 : 유전자는 RNA를 만들어내고, RNA는 단백질을 만들어낸다. 이 모든 과정을 ‘유전자 발현’이라고 한다.