치매·파킨슨병 원인 ‘무정형 단백질’, 원자 수준 분석 기술 개발…난치성 질환 치료 새 길 열리나

형태가 계속 바뀌어 분석이 어려웠던 ‘무정형 단백질(IDP)’을
원자 수준에서 정밀하게 들여다볼 수 있는 기술이 개발됐습니다.

치매·파킨슨병 같은 난치성 질환 연구에 중요한 전환점이 될 전망입니다.

과학계에 따르면 DGIST와 한국기초과학지원연구원(KBSI) 공동 연구팀은 무정형 단백질의 구조를 원자 수준에서 파악할 수 있는 혁신적인 분석 기술을 개발했다고 밝혔습니다.

◆ 왜 무정형 단백질이 중요한가

인체 단백질의 약 3분의 1은 정형화된 3차원 구조를 갖지 않는 ‘무정형 단백질(IDP)’입니다.

이 단백질들은 세포 내 신호 전달 등 필수 기능을 수행하지만, 비정상적으로 변형되거나 뭉치면 알츠하이머병·파킨슨병 같은 신경퇴행성 질환, 이형 당뇨병 등 대사질환의 원인이 됩니다.

문제는 ‘계속 움직인다’는 것.
구조가 고정되지 않아 분석이 매우 어려웠습니다.

◆ AI + 시뮬레이션 + 실험 데이터 결합

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션과 실제 실험 데이터를 결합하는 최적화 융합 전략을 수립했습니다.

• ✔ AI 모델과 고도 시뮬레이션 활용
• ✔ PDB(단백질 정보 은행) 구조 정보 활용
• ✔ 수만 개 구조 후보군 생성

이후 핵자기공명분광학(NMR) 실험 데이터를 대조해 실제 단백질 상태와 가장 가까운 구조에 높은 가중치를 부여하는 ‘최대 엔트로피’ 기법을 적용했습니다.

아주 짧은 순간 형성되는
‘중간 단계 구조’까지 식별 가능

◆ KBSI 정밀 NMR 데이터의 역할

고체가 아닌 용액 상태의 단백질을 원자 수준에서 분석할 수 있는 KBSI의 정밀 NMR 데이터가 핵심 역할을 했습니다.

이를 통해 연구팀은 온도 변화나 유전자 변이에 따라 단백질 구조가 어떻게 변하는지까지 정밀 추적하는 데 성공했습니다.

DGIST·KBSI 공동 연구진

◆ 치료제 개발의 새로운 도구

연구진은 이번 기술이 그동안 분석이 어려웠던 무정형 단백질의 구조적 비밀을 밝히는 데 기여할 것이라고 밝혔습니다.

특히 치매 등 난치성 질환의 발병 기전을 이해하고, 이를 제어하는 치료제 개발에 중요한 분석 도구가 될 것으로 기대됩니다.

“AI 계산 자원 + 세계적 정밀 분석 인프라의 결합 성과”

이번 연구는 세계적 권위 학술지 『미국국립과학원회보(PNAS)』에 게재됐으며, 한국연구재단(NRF)과 KBSI의 지원을 받아 수행되었습니다.