단백질 통해 바이러스 질병의 단서 찾는다

질환 비정형단백질(IUP) 후보군 탐색에 대한 기술 개발 융합연구

우리 대학교 대학원과 미래융합연구원은 다양한 전공의 대학원생들이 모임과 협력을 통해 창의적인 역량을 배양할 수 있도록 ‘Junior 융합 연구그룹’을 모집해 융·복합 사고 역량 강화를 위한 도전적인 연구에의 관심을 지원하고 있다. 본 프로그램을 통해 다양한 전공의 학생들이 함께 연구함으로써 융합연구 문화의 기반을 조성할 수 있을 것으로 기대된다.

<연세소식>에서는 지원 대상자로 선발된 대학원생 연구팀을 만나 학생들의 연구 아이디어를 직접 들어보는 시간을 마련했다. 생명공학과 컴퓨터공학의 결합으로 바이러스 질병의 치료를 돕는 단백질을 찾고 있는 박찬(생물소재공학협동과정 통합 10학기), 권순빈(생명공학 통합과정 13학기), 김바울(융합오믹스의생명과학 통합과정 12학기), 김영석(생명공학 통합과정 3학기) 학생의 연구 이야기를 들어봤다.

1. 팀원들 각자 소개 부탁드립니다.

 A. (박) 융복합 프로그램 지원을 전반적으로 담당한 박찬입니다. 생물소재공학 협동과정에서 통합 박사 과정 수료하기 전 다양한 활동을 하고 있어요. 주로 다양한 단백질들이 어떻게 기능하고 하게 할 수 있는지를 연구해요. 이 프로그램에서 아이디어를 내고 총괄적인 역할을 수행하고 있습니다.

(권) 생명공학 통합과정을 밟고 있는 권순빈입니다. 연구실에서 대장균 속에 있는 신체 구성 요소인 단백질을 생산하고 정제하는 연구를 해요. 단백질은 3차 구조부터 형성의 의미를 갖는데 이게 제대로 이뤄지지 않는 경우가 있어요. 그래서 어떻게 3차 구조를 유도하는 지가 굉장히 중요하죠. 그래서 3차 구조를 만드는 과정을 중점적으로 함께 연구 중이에요.

(김영석) 생명공학 통합과정 3학기 째인 김영석입니다. 원하는 바이러스 예를 들면 MERS와 같은 특정 바이러스의 항원을 만들거나 바이러스 진단 키트를 만드는 연구를 주로 진행 중이에요.

(김바울) 융합오믹스 의생명과학과 통합과정을 밟고 있는 김바울입니다. 컴퓨터로 단백질 3차 구조가 잘 형성되는지 시뮬레이팅하는 일을 하고 있어요.

2. 어떻게 만나서 연구를 진행하게 됐나요?

 A. 교수님 간의 왕래가 많아져서 자연스럽게 알게 됐어요. 평상시 혼자 연구하기에 쉽지 않다고 생각되는 부분들을 같이 연구하면 가능할 수 있다고 생각되는 부분이 있었어요. 4명이 모여서 지도교수님의 도움을 받아 1년째 연구를 진행하고 있습니다.

3. 이 팀은 어떤 것을 연구하고 있는 것인가요?

 A. 단백질은 몸을 이루는 기본적인 블록이에요. 대부분 생체 내의 단백질은 모양이 정해져있긴 하지만 결합 과정에서 형태가 잡히는 경우도 있죠. 그래서 비정형단백질(IUP)이라는 구조가 정해지지 않은 단백질에 집중했습니다. 비정형단백질은 파트너가 무엇이냐에 따라서 구조가 변해요. 또, 비정형 단백질은 주로 암과 같은 질병에 있어서 진단을 하거나 치료를 할 때 치료 대상이 되는 부분이기도 해요. 

비정형단백질은 구조가 없어서 연구하기가 쉽지 않은데 구조 형성을 유도하는 방법이나 안정성을 증진시키는 것을 배경지식으로 갖고 있었어요. 그래서 비정형단백질의 성질을 이용해 병에 대한 진단을 쉽게 할 수 있는 기술을 개발하면 좋을 것 같다고 생각했어요. 그 방법의 효율성을 높이기 위해서 우리는 컴퓨터 시뮬레이팅을 결합했죠. 진단 등을 하기 위해서는 중요한 단백질을 찾아야 하는데 하나씩 하려면 시간과 비용이 많이 들어요. 이걸 컴퓨터로 선별하는 거예요. 후보군으로 좁혀진 것들로 실제 실험을 하면 훨씬 효율적으로 결론을 낼 수 있어요.

4. 연구의 특징을 꼽으라면 어떤 게 있을까요?

 A. 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 스크리닝(Screening), 즉 선별이 가장 큰 특징이에요. 구조가 형성이 되지 않는 단백질을 발현시키기 위해 시뮬레이션을 할 때 여러 조건을 잡아요. 실제로 가능성이 있는 단백질을 선별하는 과정이에요. 또한 단백질은 특정 부분만 생체 내에서 인식을 하는데 컴퓨터 스크리닝을 통해서면 어떤 부분이 가장 최적화된 부분인지까지 선별할 수 있어요. 이를 다 알게 되면 전체 단백질이 발현하는 것보다 특정 부분만 발현하게 하는 것이 훨씬 쉽기 때문에 일을 줄일 수 있죠. 즉, 짧은 기간에서 해낼 수 있는 최대한을 할 수 있고 비용을 줄일 수 있어요. 기존 다국적기업들은 대규모의 자본을 투자해서 개발하지만, 우리는 현실이 녹록치 않아 이렇게 하는 것이 최선이라고 생각해요.

5. 연구에 있어서 지원프로그램의 역할은 어떤가요?

A.  우선 혼자 진행할 수 없는 연구를 같이 할 수 있게 회의를 하게 해준 부분에서는 도움이 많이 됐어요. 그리고 여러 과의 융합을 통해서 비용과 시간이 많이 드는 생명공학 연구에서 비용과 시간을 줄일 수 있게 됐죠. 융합 연구의 목적을 제대로 살렸다고 생각해요. 기존에 있는 방법들보다는 훨씬 효율적이고 우리나라에 없는 방법이라 창의적이기도 해요. 한편, 지원프로그램에 있어서 아쉬운 점이 있다면 기간이 최대 1년이라 조금 더 제대로 된 연구를 진행하기에 부족하다는 점이에요. 그래서 여력이 된다면 학위 과정을 마칠 때까지는 가능성 있는 팀을 끝까지 유지시켜주면 좋겠어요.

6. 현재 연구의 진행 상황은?

A.  현재는 MERS 바이러스를 치료할 수 있는 항원을 기존 방법대로 연구 중이에요. 여기에 아이디어 회의를 통해 나왔던 것을 적용해보려 하는 중이에요. 단백질 전체 부분과 일부분을 발현할 때의 효과를 비교하기 위해서죠. 그래서 기존 연구와 현재 우리의 연구 중 어떤 것이 더 효용성이 높은지 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 평가 중입니다. 만약 우리의 연구가 훨씬 효용성이 높다 평가가 되면 실질적인 실험을 하려고 해요. 만들면 더 큰 목표에 까지 도달할 수 있으리라 생각하구요. 조금 더 비용을 들여서 끝까지 진행할 생각 중에 있습니다.

(취재: 오지혜 학생기자)