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효소 구조와 기능을 이해하는데 사용할 수 있는 신개념 도구 – 구글

<KISTI의 과학향기> 제3280호

미국의 예일 대학 연구진들이 효소의 복잡한 구조와 기능을 밝혀내는 새로운 접근 방식으로 “구글(Google)”을 이용할 수 있다고 보고했다. 연구진은 구글 알고리즘인 페이지랭크(PageRank)를 사용해서 대부분의 미생물에서 필수적인 박테리아 효소의 기능을 조절하는데 중요한 아미노산을 찾아낼 수 있었다고 보고했다. 관련 연구는 Proceeding of the National Academy of Sciences지에 게재되었다(DOI: 10.1073/pnas.1810452115).
 
효소는 생명에 필요한 화학반응을 촉진시키는 독특한 능력을 가진 생체 분자이다. 하지만 이런 화학 반응은 효소의 활성 부위라고 알려진, 효소 구조의 적은 부위에서만 일어난다. 하지만 반응의 촉진은 일반적으로 효소의 다른 부위에 결합하는 분자에 의해 조절된다. 이 결합 위치는 알로스테릭 부위(allosteric site)라고 불린다.
 
수십 년간의 연구에도 불구하고, 알로스테릭 부위의 정보가 활성부위로 전달이 되는지에 대한 정보는 잘 이해되지 못했다. 그 이유는 관여하는 원자의 숫자가 많다는 점과 효소 구조가 유연성이 크다는 점이다.
 
예일 연구팀은 수년 전에 컴퓨터 과학 분야에서 비슷한 문제를 제기해 왔었다. 구글의 연구원들은 다른 인터넷 사이트에 대한 링크 수와 품질 면에서 각 웹 페이지의 중요성을 지적하기 위해, 페이지랭크를 이용해서 인터넷 상의 정보 흐름을 연구해 왔었다. 이런 인터넷에서의 정보 흐름과 세포 내에서 정보 교환이 유사하다고 연구팀이 판단한 것이다.
 
예일 대학 연구진은 대부분의 미생물에서 발견되는 박테리아 효소인 IGPS(Imidazole Glycerol Phosphate Synthase)에서 알로스테릭 과정에 중요한 아미노산을 확인했다고 보고했다. 이는 새로운 항생제와 살충제 그리고 제초제 개발로 이어질 수 있는 길을 열어준 결과라고 연구진은 말했다.
 
연구진은 데이터 과학 기법이 이론 화학 분야로 확산되면서, 최근에 분자 동역학 시뮬레이션과 핵자기공명 분광학과 접목되었을 때, 촉매성 분자 시스템의 기본이 되는 측면을 이해하는데 새로운 도구를 제공할 수 있다는 것은 흥미롭다고 덧붙였다.

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퐁풍
  • 평점  

데이터 과학이 컴퓨터와 AI를 넘어 생화학 분야까지 도움이 되는군요! 전혀 다른 분야라고 생각했던 것들이 연결되어 있는 걸 발견하는 일은 너무 멋진 거 같아요.

2019-01-07

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