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단백질은 우리 몸의 여러 장기를 이루고, 호르몬 등을 만드는 주된 성분입니다. 단백질이 어떻게 생겼는지, 어떤 구조로 이루어졌기에 우리 몸에 큰 영향을 미치는 것인지는 생명과학에서 매우 중요한 연구 과제이죠. 인공지능(AI)을 통해 실험 없이도 단백질의 구조를 예측하고, 새로운 단백질을 설계한 이들이 올해의 노벨 화학상을 받았습니다.

 

 

단백질의 재료는 탄소, 수소 등 여러 원소로 이루어진 유기화합물 아미노산^●이에요. 단백질은 아미노산 사슬이 어떻게 접혀 있는지에 따라 기능합니다. 이를 ‘단백질 접힘 문제’라고 해요. 이론만으로 단백질의 구조와 접힘을 결정하는 원리를 예측하는 것은 무척 복잡해요. 그래서 과학자들은 오랜 시간 실험으로 단백질의 구조를 알아내곤 했어요.

 

그러던 2018년, 단백질구조예측평가대회에서 인공지능(AI) 기업 딥마인드가 ‘알파폴드’라는 AI로 우승을 차지했습니다. 알파폴드는 기존에 알려진 단백질 구조 데이터를 학습해 자신이 알아내야 할 단백질 구조를 예측해요. 알파폴드가 예측한 단백질 구조는 실험으로 밝힌 구조와 거의 같았어요. 실험실에서 몇 년에 걸쳐 확인하지 않아도, 알파폴드를 통해 정확한 예측을 할 수 있게 되었죠.

 

한편 2003년, 데이비드 베이커 교수는 ‘로제타’라는 컴퓨터 프로그램으로 자연에는 존재하지 않는 새로운 단백질을 설계했어요. 로제타는 원하는 단백질 구조를 만들도록 도와주는 프로그램이에요. 베이커 교수는 설계한 대로 새 단백질이 접히는 것을 실험을 통해 증명했어요.

 

이후 베이커 교수와 동료들은 여러 병을 막고 치료하는 다양한 단백질 설계에도 기여했습니다. 2022년에는 원하는 단백질을 설계해 주는 AI ‘로제타폴드디퓨전’도 공개했어요. 서울대학교 화학부 석차옥 교수는 “로제타폴드디퓨전으로 단백질 설계 성공률이 훨씬 높아졌다”고 말했습니다. 단백질의 구조를 예측하고, 새로운 단백질을 직접 설계함으로써, 인류는 더 안전하고 새로운 약품과 치료법을 개발할 수 있게 됐답니다.