[로이슈 전여송 기자] 한국연구재단은 서울대학교 연구팀이 수억 개 규모의 단백질 구조 데이터에서 기능과 관련된 구조 모티프를 빠르게 탐색할 수 있는 검색 도구 '폴드디스코(Folddisco)'를 개발했다고 11일 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 합성생물학 핵심기술개발사업, 신진연구사업, 선도연구센터(ERC) 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 생명과학 분야 학술지 Nature Biotechnology에 지난 5일 게재됐다.

단백질의 구조 모티프는 효소 활성 부위나 결합 부위처럼 기능을 결정하는 3차원 구조 패턴을 의미한다. 연구진은 이러한 구조 모티프를 대규모 데이터베이스에서 효율적으로 탐색하기 위해 새로운 색인 방식을 적용했다.

연구팀은 3차원 구조 내 인접한 아미노산 쌍의 거리와 각도, 방향 정보를 수치화해 색인하고, 여기에 곁사슬(side-chain) 방향 정보를 추가해 구조적 특징을 보다 정밀하게 구분할 수 있도록 했다.

또 위치 정보를 저장하지 않는 색인 기술과 드문 패턴에 높은 가중치를 부여하는 희소성 기반 평가 방식을 적용해 저장 효율과 검색 속도를 높였다.

연구진에 따르면 폴드디스코는 기존 방법 대비 약 4분의 1 수준의 저장공간으로 색인을 구축할 수 있으며, 검색 속도는 약 20배, 색인 생성 속도는 약 11배 향상됐다.

실제 검증 과정에서는 기능이 알려지지 않았던 단백질에서 '아연집게(zinc finger)' 구조 모티프를 찾아냈고, 세포막 수용체인 GPCR의 활성 상태와 비활성 상태를 구분하는 데도 활용됐다.

연구팀은 이 기술이 미지의 단백질 기능 분석뿐 아니라 인공 효소 설계, 신약 후보물질 개발 등 바이오·의약 분야 연구에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

마틴 슈타이네거 교수는 "현재는 단백질 구조 검색에 한정돼 있지만 향후 핵산이나 약물 등 다른 생체분자까지 검색 범위를 확대해 생명현상을 종합적으로 분석할 수 있는 도구로 발전시킬 계획"이라고 말했다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr