서울대 마틴 슈타이네거 교수팀, 초고속 단백질 구조 분석 플랫폼 폴드메이슨 개발

수십억 년에 걸친 단백질 진화 과정을 규명할 수 있는 초고속 분석 플랫폼이 국내 연구진에 의해 탄생했다. 과학기술정보통신부는 서울대학교 생명과학부 마틴 슈타이네거 교수 연구팀이 대규모 단백질 구조 빅데이터를 정밀하게 분석하는 기술인 폴드메이슨(FoldMason)을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구 성과는 세계 최고 권위 학술지 사이언스(Science)에 1월 30일 게재됐다. 단백질은 복잡한 3차원 구조를 통해 생명 현상을 조절하므로, 그 구조의 진화 과정을 이해하는 것은 질병 원인 파악과 치료제 개발의 핵심이다.

최근 인공지능(AI) 기술로 단백질 구조 데이터가 급증했으나, 기존 기술은 연산 속도가 느리고 서열 유사성이 낮은 영역인 트와일라이트 존 분석에 한계가 있었다. 연구팀은 단백질의 3차원 구조와 아미노산 서열 정보를 통합 분석하는 알고리즘을 설계해 이 문제를 해결했다.

폴드메이슨은 기존 기술보다 100배에서 최대 1,000배 빠른 속도를 자랑한다. 수십만 개의 단백질 구조를 동시에 비교하면서도 높은 정확도를 유지하는 세계 최고 수준의 성능을 확보했다. 이를 통해 분석이 까다로웠던 영역까지 폭넓게 조사할 수 있는 길이 열렸다.

연구팀은 이 플랫폼을 활용해 인간과 박테리아처럼 서로 다른 생명체라도 면역 관련 핵심 단백질 설계도가 수십억 년간 유지됐다는 사실을 확인했다. 이는 인류 면역 시스템의 기원을 밝히는 중요한 단서가 됐다.

이번 성과는 과기정통부의 우수신진연구 지원을 통해 이뤄졌다. 독일 출신 슈타이네거 교수와 호주 출신 카메론 길크리스트 박사 등 글로벌 인재들이 한국 연구 인프라를 바탕으로 이뤄낸 결실이라는 점에서도 의미가 크다.

마틴 슈타이네거 교수는 이번 연구가 수십억 년의 단백질 진화를 대규모로 추적할 가능성을 제시했다고 평가했다. 향후 구조 변이 분석을 통해 질병 관련 단백질의 차이를 밝히고 신약 표적을 발굴하는 데 기여할 전망이다.

과기정통부는 국내 초빙 외국 석학들이 연구 역량을 충분히 발휘할 수 있도록 연구 환경과 정주 여건 지원을 지속할 방침이다.