단백질 설계, 바이오 혁명 이끌 게임체인저
하이커뮤니티매니져
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10.23
콜린 잭슨(Colin Jackson) 호주국립대(ANU) 교수가 23일 강릉 세인트존스호텔에서 열린 ‘제1회 강릉 천연물 바이오 국제 콘퍼런스’ 직후 조선비즈와 인터뷰를 하고 있다./박수현 기자
“환경 오염물질 처리나 산업 공정 효율화 같은 문제를 풀려면 결국 어떤 촉매가 필요합니다. 단백질의 촉매 능력은 우리가 지금까지 화학적으로 만든 그 어떤 물질보다 훨씬 강력합니다.”
콜린 잭슨(Colin Jackson) 호주국립대(ANU) 교수는 23일 강릉 세인트존스호텔에서 열린 ‘제1회 강릉 천연물 바이오 국제 콘퍼런스’에서 조선비즈와 만나 단백질 설계가 산업과 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 ‘열쇠’가 될 수 있다고 강조했다.
단백질 설계는 특정 기능을 수행하도록 단백질의 구조와 성질을 인위적으로 만드는 기술이다. 자연에서 발견되는 단백질을 그대로 사용하는 것이 아니라, 특정 화학물질을 분해하거나 새로운 분자 합성하는 등 연구자가 원하는 기능에 맞춰 단백질을 ‘맞춤 제작’하는 것이다.
잭슨 교수는 “아직 완전한 해결책에는 도달하지 못했지만, 가능성은 충분히 있다”며 “단백질을 중심으로 한 새로운 촉매 시스템은 앞으로 환경과 산업 전반의 판도를 바꿀 게임 체인저가 될 것”이라고 말했다.
◇“단백질 설계, 본격적인 혁명기 진입”
흔히 효소로 불리는 촉매 단백질은 자연이 만들어낸 ‘화학 반응 전문가’라고 볼 수 있다. 예를 들어, 인체 안에서 음식물을 분해하거나 에너지를 만드는 과정도 모두 단백질 효소의 촉매 작용으로 이루어진다. 금속 촉매, 화학 촉매 등 사람이 만든 인공 촉매는 특정 조건에서만 작동하거나 효율이 낮지만, 단백질 효소는 복잡하고 어려운 화학 반응도 정밀하고 빠르게 수행할 수 있다.
물론 단백질만으로 모든 문제를 해결할 수 있는 것은 아니다. 잭슨 교수는 “물리적인 장치와 생화학적 시스템이 모두 필요하다”고 말했다. 단백질 효소를 중심으로, 장치와 재료과학 기술을 결합한 복합 반응 시스템을 설계해야 한다는 의미다.
예를 들어, 공기 중 오염물질을 제거할 때는 필터나 포집 장치 필수다. 여기서 오염물질을 모아 효소와 접촉시켜야 분해가 이뤄진다. 재료과학 기술은 효소를 보호하고 반응 효율을 높이는 식으로 각 요소가 유기적으로 작동해야 한다.
잭슨 교수는 단백질 설계 분야가 이제 본격적인 혁명기에 들어섰다고 봤다. 그는 “그동안 생명공학 혁명이라는 말을 많이 했지만, 실제 진전은 생각보다 더뎠다. 하지만 앞으로는 상황이 달라질 것”이라며 “거의 모든 용도에 맞춘 맞춤형 효소 단백질을 싸게, 빠르게 만들 수 있는 시대가 오고 있다”고 말했다.
그는 효소 단백질을 활용하면 기존에 오염을 유발하던 공정도 친환경적으로 전환할 수 있다고 했다. 의료와 소재 개발에도 적용될 수 있다. 잭슨 교수는 “효소 단백질은 새로운 분자를 더 저렴하게 만들고, 독성 물질이나 폐기물도 효율적으로 분해할 수 있다”며 “지금 인류가 지속가능성의 한계선에 와 있는 만큼, 이 기술은 사회 전반의 지속가능성을 높이는 데 기여할 것”이라고 말했다.
◇“과학을 사회로 옮기는 게 과학자의 책임”
잭슨 교수는 호주국립대 합성생물학 이니셔티브의 공동 디렉터다. 합성생물학은 생명체의 유전자를 변형해 특정 물질의 생산에 최적화하는 연구 분야다. 그는 연구실의 합성생물학 연구 성과를 산업과 사회로 연결하는 데에도 큰 관심을 두고 있다.
잭슨 교수는 “대학에서 훌륭한 과학이 많이 나오지만, 그것이 산업계로 옮겨가지 못하면 논문 한 편으로 끝날 뿐”이라며 “연구자들은 산업계가 투자할 수 있도록 그 가치를 이해시키고, 기업과 연결될 수 있는 통로를 만들어야 한다”고 말했다.
그는 세금으로 이루어진 연구는 사회에 환원되어야 한다고 했다. 잭슨 교수는 “좋은 연구가 산업으로 이어지고, 국민이 그 혜택을 체감할 수 있도록 하는 것이 과학자의 책무”라고 말했다. 실제로 그의 연구실은 이미 하나의 성공 사례를 만들었다. 잭슨 교수는 최근 삼사라 에코(Samsara Eco)라는 회사를 설립했는데, 대학 연구실에서 개발한 효소를 이용해 플라스틱을 분해하는 기술을 상용화하고 있다.
잭슨 교수는 지금까지 박사과정 학생 30여 명과 박사후연구원 15명을 지도했다고 말했다. 그는 “연구에서 무엇보다 중요한 창의성은 타고나는 것이 아니라, 훈련으로 길러지는 것”이라며 “다른 사람의 생각을 기다리지 말고, 스스로 불편해지는 연습을 해야 불편함 속에서 창의성이 생긴다. 그걸 즐길 수 있다면, 과학은 훨씬 더 재미있어진다”고 말했다.
그는 분자생물학과 인공지능(AI)의 융합이 가속화되는 현실을 지적하며 젊은 생명과학 연구자들이 AI에 진입 장벽을 느끼지 말라고 조언했다. 잭슨 교수는 “조금 불편해도 수학이나 컴퓨터 과학에 겁먹지 말라”며 “지금은 모든 연구자에게 필요한 기본 언어이니 뇌가 유연할 때 적극적으로 배워야 한다”고 말했다.
https://biz.chosun.com/science-chosun/bio/2025/10/23/YRNRH62MSRCDTHCLU33ZTRSAHY/
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