[건강] ‘코로나19’ 치료약물, 퍼즐 게임으로 찾는다 생명건강

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폴드잇, 코로나바이러스 결합 단백질 설계 게임 내놔

게이머들 직관력 이용한 집단지성으로 해결 기대

최고 점수 받은 솔루션은 직접 약물 테스트하기로

15년 난제 레트로바이러스 효소 구조 규명 성과도


2011년 9월18일 과학저널 <네이처>의 생물학 분야 자매지 <네이처 구조&분자생물학>(Nature Structural &

Molecular Biology)에는 익명의 컴퓨터 게이머들이 공동저자로 실린 논문이 있었다. 논문 제목은 `단백질 접기 게이머들이 풀어낸 단량체 레트로바이러스 프로테아제의 결정 구조'(Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players)였다.

 원숭이한테 에이즈를 유발하는 레트로바이러스 생성에 관여하는 프로테아제 효소의 3차원 구조를 규명한 연구였다. 이는 에이즈 바이러스 치료제를 개발하는 실마리를 제공해줄 수 있다는 점에서 의미 있는 연구로 평가받았다. 게이머들이 저자로 등재된 이유는 과학자들이 15년간 풀지 못했던 난제를 게이머들이 해결했기 때문이다. 당시 퍼즐 게임은 3주간 예정으로 시작됐으나 게이머들은 이 문제를 단 열흘만에 풀어버렸다.

512 (2).jpg » 2011년 레트로바이러스 프로테아제 퍼즐 게임에서 최고 점수를 받은 솔루션. 폴드잇 제공

'폴드잇(Fold It)'이라는 이름의 이 온라인 퍼즐 게임은 2008년 미국 워싱턴대 생화학과 연구진과 게임과학센터가 함께 개발한 것이다. 단백질은 20종류에 이르는 수많은 아미노산이 복잡하게 입체 결합한 것인데, 그 구성 요소인 아미노산의 입체 구조를 제시하면, 게이머들이 각자의 직관력으로 이들을 결합해 안정된 형태의 단백질을 완성해가는 게임이다. 연구진은 당시 컴퓨터로도 해결하기 어려운 생물학적 과제를 집단지성에 맡기면 풀 수 있지 않을까 하는 생각에 이 게임을 만들었다고 한다. 컴퓨터는 연산, 분석 능력은 뛰어나지만 단백질처럼 입체적으로 복잡하게 얽힌 3차원 구조 파악 능력은 사람의 직관이 훨씬 효율적일 수 있다는 판단에서다.

512 (4).jpg » 코로나바이러스 결합 단백질 퍼즐 게임의 토대가 된 텍사스오스틴대의 돌기단백질 구조도.

폴드잇이 시급한 과제로 떠오른 코로나바이러스감염증-19(COVID-19, 이하 코로나19) 치료제 개발을 위해 게이머들에게 다시 손을 내밀었다.

코로나19 확산세가 팬데믹 상황으로 번지자 코로나바이러스 결합 단백질 퍼즐 게임을 만들어 내놓은 것. 2월 말에 첫 게임을 내놓은 것을 시작으로 지금까지 세 가지 코로나바이러스 퍼즐 게임을 내놨다. 한 게임마다 1주일씩 진행해 두 게임은 이미 종료됐고, 세번째 게임이 진행중이다. 이 퍼즐 게임엔 과학자들이 밝혀낸 코로나바이러스 돌기 단백질의 세포 결합 부위의 나선형 구조가 주어진다. 이는 텍사스오스틴대 연구진이 극저온전자현미경을 이용해 작성한 돌기 단백질의 입체 구조도 등을 토대로 만든 것이다. 이와 함께 돌기 단백질에 결합하는 세포 수용체 단백질의 결합 부위 나선형 구조도 함께 제시된다. 게임 참가자들은 운영진이 제시한 지침에 따라 세포 수용체와 같은 방식으로 바이러스 돌기 단백질에 결합하는 단백질 구조를 설계하면 된다.

512 (3).jpg » 코로나바이러스 퇴치를 위한 단백질 퍼즐 게임 참여를 호소하는 폴드잇의 트위터.

과학자들은 게이머들이 각자의 방식으로 맞춘 퍼즐에서 코로나바이러스를 퇴치할 수 있는 새로운 항바이러스 약물에 대한 힌트를 얻을 계획이다. 가장 점수가 높은 퍼즐 솔루션은 워싱턴대 단백질설계연구소에서 약물 시험을 진행할 예정이다. 돌기 단백질에 결합할 가능성이 높은 모양일수록 높은 점수가 나오도록 설정돼 있다.

지난 12년 동안 진행한 단백질 구조 퍼즐 게임은 모두 1812개이며 코로나바이러스 퍼즐 게임은 1805번째, 1808번째, 1811번째 게임이다.

폴드잇 운영진은 처음 이 게임을 접하는 사람들은 ‘폴드잇 인트로 퍼즐’(Foldit Intro Puzzles)로 시작할 것을 권했다. 이 퍼즐 게임을 몇차례 해본 뒤 `사이언스 퍼즐'(Science Puzzles) 코너로 가서 `초보자 코로나바이러스'(Beginner: Coronavirus puzzle)를 하면 된다.


출처
2011년 논문
3월9일 셀에 실린 논문
단백질 접힘 해설 영상

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profile한겨레신문 선임기자. 미래의 창을 여는 흥미롭고 유용한 정보 곳간. 오늘 속에서 미래의 씨앗을 찾고, 선호하는 미래를 생각해봅니다. 광고, 비속어, 욕설 등이 포함된 댓글 등은 사양합니다. 

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