생명의 설계도, 단백질 접힘과 인공지능(AI)의 만남
단백질 하나가 잘못 접히면 알츠하이머, 파킨슨병, 광우병이 생긴다. 단순히 '모양이 틀렸다'는 문제가 아니라, 수십 년에 걸쳐 뇌를 파괴하는 연쇄반응의 시작점이다. 그런데 인류는 2021년까지도 단백질이 어떻게 접히는지를 제대로 예측하지 못했다. 50년 묵은 난제가 AI 하나로 사실상 해결됐다는 소식이 과학계를 뒤흔든 이유가 바로 여기에 있다. Photo by Y S on Unsplash 단백질 접힘이란 무엇인가 — 아미노산 사슬이 생명이 되는 순간 아미노산에서 3차원 구조로 단백질은 아미노산이 일렬로 연결된 사슬이다. 사람 몸에서 만들어지는 단백질은 수만 종류가 넘고, 각각은 수백에서 수천 개의 아미노산으로 구성된다. 문제는 이 사슬이 그냥 늘어져 있지 않는다는 점이다. 합성이 끝나는 순간, 사슬은 물리화학적 힘에 의해 특정한 3차원 형태로 '접힌다'. 이 최종 형태가 단백질의 기능을 결정한다. 효소가 특정 분자만 분해하는 것도, 항체가 바이러스에 딱 달라붙는 것도, 헤모글로빈이 산소를 운반하는 것도 전부 3차원 구조 덕분이다. 자물쇠와 열쇠처럼, 형태가 맞아야 기능이 작동한다. 그런데 아미노산 서열이 같아도 접힘 방식이 달라지면 완전히 다른 — 때로는 치명적인 — 단백질이 된다. 프리온 단백질이 대표적인 사례다. 정상 프리온과 병원성 프리온은 아미노산 서열이 동일하지만, 접힘 구조가 달라 광우병 같은 질환을 일으킨다. '접힘 문제'가 왜 50년간 풀리지 않았나 1972년 노벨화학상 수상자 크리스티안 안핀센은 단백질의 아미노산 서열이 최종 구조를 결정한다는 것을 실험으로 증명했다. 이론은 맞았다. 그런데 서열만 보고 구조를 예측하는 계산은 전혀 다른 문제였다. 아미노산 100개짜리 단백질이 취할 수 있는 구조의 경우의 수는 우주의 원자 수보다 많다는 추정이 있을 정도다. 기존 방법인 X선 결정학이나 냉동전자현미경은 실제 단백질을 ...