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AI, 바이러스 조립 원리 재현…약물 전달 혁신
뉴스보이
2026.05.21. 00:01
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2026.05.21. 00:01
AI 활용 바이러스 유사 단백질 구조체 설계 성공
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포항공대 이상민 교수와 노벨화학상 수상자 데이비드 베이커 교수팀이 AI로 바이러스 유사 단백질 구조체 설계에 성공함.
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연구팀은 AI 기반 단백질 설계 도구 '알에프디퓨전'을 활용해 바이러스의 '준대칭성' 원리를 구현함.
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단일 단백질이 오각형과 육각형 배열을 동시에 형성하며 스스로 뭉쳐 최소 70nm에서 최대 220nm의 둥근 껍질을 만듦.
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이는 기존 완벽한 대칭 구조 설계의 한계를 극복하고 자연계 바이러스의 복잡한 조립 원리를 재현한 것임.
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향후 표적 약물 전달체, 백신 항원 제시 플랫폼 등 바이오·의학 분야에 혁신적 활용이 기대됨.
AI 기반 단백질 설계, 왜 중요하며 어떤 한계를 극복했나?
단백질 나노케이지란?
기존 단백질 구조체 설계의 한계는 무엇이었나?
'준대칭성' 원리란 무엇인가?
AI 기반 단백질 설계 도구 '알에프디퓨전'의 역할은?
단백질 나노케이지란?
•
단백질 나노케이지는 여러 단백질이 스스로 결합하여 만든 나노미터(nm) 크기의 속이 비어있는 구조체입니다. 내부 공간에 약물, 유전물질, 효소 등을 안정적으로 탑재할 수 있으며, 껍질에는 항원을 부착할 수 있습니다.
•
이는 최근 바이오·의학 분야에서 차세대 약물 전달 기술의 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 백신 항원이나 약물, 유전물질을 몸속 목표 지점까지 실어 나르는 차세대 전달체로 활용될 가능성이 큽니다.
기존 단백질 구조체 설계의 한계는 무엇이었나?
•
그동안 단백질 구조체 설계 기술은 계산에 따른 '완벽한 대칭 구조'를 만드는 방식에 주로 의존해 왔습니다. 이로 인해 하나의 단백질로 구현할 수 있는 구조체의 크기가 매우 제한적이고 형태가 단순하다는 한계가 있었습니다.
•
반면 자연계 바이러스는 하나의 단백질을 수백 번에서 수천 번 반복 사용하면서도 각 단백질이 놓이는 위치와 환경을 미세하게 조절하여 거대한 껍질을 만들어냅니다. 이러한 자연의 고도한 원리를 인공 단백질 설계로 구현하는 것이 난제였습니다.
'준대칭성' 원리란 무엇인가?
•
준대칭성은 완전히 똑같은 대칭은 아니지만, 비슷한 단백질 배열을 반복하여 큰 구조를 만드는 원리를 말합니다. 자연계 바이러스는 이 원리를 통해 하나의 단백질을 반복 사용하면서도 위치마다 미세하게 다른 배열을 만들어 거대한 껍질을 형성합니다.
•
이번 연구팀은 바이러스 껍질이 커지는 핵심 열쇠가 단백질 블록 사이의 각도와 휘어짐에 있다는 점에 주목했습니다. 단백질이 너무 평평하면 껍질이 닫히지 않고, 너무 많이 휘면 구조가 작아지는 특성을 정밀하게 설계하여 준대칭성을 인공적으로 구현했습니다.
AI 기반 단백질 설계 도구 '알에프디퓨전'의 역할은?
•
알에프디퓨전(RFdiffusion)은 원하는 단백질 구조를 계산적으로 생성하는 인공지능 기반 설계 도구입니다. 이 도구는 단백질 블록이 서로 다른 각도로 맞물리도록 설계하여 평평한 판이 아닌 거대한 돔 형태의 껍질을 구현하는 데 핵심적인 역할을 했습니다.
•
연구팀은 단백질 3개가 뭉친 '삼량체 단위'를 기본 블록으로 설정하고, 알에프디퓨전을 활용해 새로운 연결 구조를 설계했습니다. 이를 통해 자연에 존재하지 않는 AI 설계 단일 인공 단백질만으로 바이러스와 유사한 대형 구조체를 자유자재로 만들어내는 데 성공했습니다.
단백질 나노케이지란?
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단백질 나노케이지는 여러 단백질이 스스로 결합하여 만든 나노미터(nm) 크기의 속이 비어있는 구조체입니다. 내부 공간에 약물, 유전물질, 효소 등을 안정적으로 탑재할 수 있으며, 껍질에는 항원을 부착할 수 있습니다.
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이는 최근 바이오·의학 분야에서 차세대 약물 전달 기술의 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 백신 항원이나 약물, 유전물질을 몸속 목표 지점까지 실어 나르는 차세대 전달체로 활용될 가능성이 큽니다.
기존 단백질 구조체 설계의 한계는 무엇이었나?
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그동안 단백질 구조체 설계 기술은 계산에 따른 '완벽한 대칭 구조'를 만드는 방식에 주로 의존해 왔습니다. 이로 인해 하나의 단백질로 구현할 수 있는 구조체의 크기가 매우 제한적이고 형태가 단순하다는 한계가 있었습니다.
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반면 자연계 바이러스는 하나의 단백질을 수백 번에서 수천 번 반복 사용하면서도 각 단백질이 놓이는 위치와 환경을 미세하게 조절하여 거대한 껍질을 만들어냅니다. 이러한 자연의 고도한 원리를 인공 단백질 설계로 구현하는 것이 난제였습니다.
'준대칭성' 원리란 무엇인가?
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준대칭성은 완전히 똑같은 대칭은 아니지만, 비슷한 단백질 배열을 반복하여 큰 구조를 만드는 원리를 말합니다. 자연계 바이러스는 이 원리를 통해 하나의 단백질을 반복 사용하면서도 위치마다 미세하게 다른 배열을 만들어 거대한 껍질을 형성합니다.
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이번 연구팀은 바이러스 껍질이 커지는 핵심 열쇠가 단백질 블록 사이의 각도와 휘어짐에 있다는 점에 주목했습니다. 단백질이 너무 평평하면 껍질이 닫히지 않고, 너무 많이 휘면 구조가 작아지는 특성을 정밀하게 설계하여 준대칭성을 인공적으로 구현했습니다.
AI 기반 단백질 설계 도구 '알에프디퓨전'의 역할은?
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알에프디퓨전(RFdiffusion)은 원하는 단백질 구조를 계산적으로 생성하는 인공지능 기반 설계 도구입니다. 이 도구는 단백질 블록이 서로 다른 각도로 맞물리도록 설계하여 평평한 판이 아닌 거대한 돔 형태의 껍질을 구현하는 데 핵심적인 역할을 했습니다.
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연구팀은 단백질 3개가 뭉친 '삼량체 단위'를 기본 블록으로 설정하고, 알에프디퓨전을 활용해 새로운 연결 구조를 설계했습니다. 이를 통해 자연에 존재하지 않는 AI 설계 단일 인공 단백질만으로 바이러스와 유사한 대형 구조체를 자유자재로 만들어내는 데 성공했습니다.
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#데이비드 베이커
#알에프디퓨전
#바이러스
