암 등 질병 진단.치료 정확도 높인다

세포내 단백질의 기능 변화를 컴퓨터로 정확한 예측이 가능해져 암을 비롯한 질병 진단과 치료의 정확도가 보다 높아질 것으로 기대된다.
아주대 의대 의료정보학과 이기영 교수, 서울대 생명과학부 허원기 교수 및 성민경 박사(현 미국 캘리포니아 공대), 그리고 미국 샌디에이고 캘리포니아 주립대 트레이 아이데커 교수 연구팀은 공동으로 대용량 유전체 빅데이터와 단백질 상호작용 네트워크를 이용해 대량의 단백질이 특정 조건마다 세포 내의 어느 위치로 이동해서 어떤 역할을 할지 컴퓨터가 자동적으로 예측할 수 있는 기법을 개발했다고 1일 밝혔다.
우리 몸은 약 100조개의 세포로 이뤄져 있고 각 세포에는 수만 개 이상의 단백질이 존재한다. 각 단백질은 우리 몸에서 본연의 역할이 있고, 이 역할을 올바르게 수행하기 위해 세포 내의 특정 위치로 이동을 해야 한다. 하나의 단백질은 하나 이상의 서로 다른 일을 수행할 수도 있다. 이때 단백질이 특정 조건에서 제대로 기능을 못하거나 잘못된 역할을 수행하면 우리 몸에 문제가 발생하고 질병이 생긴다. 줄기세포가 특정 세포로 분화를 할 때에도 이러한 단백질 기능에 따라 좌우된다.
그래서 많은 학자가 우리 몸에 존재하는 단백질이 특정 조건에서 어떻게 기능하는지 밝히려고 연구를 수행하고 있지만, 생물학 실험으로는 모든 단백질이 특정 조건에서 세포 내의 어느 위치에서 어떤 일을 수행하는지 밝히는 것은 거의 불가능하다. 이에 IT 기법을 이용해 자동으로 그 정보를 예측하려는 노력이 세계적으로 이뤄지고 있지만, 불행히도 질병 유무나 세포 분화, 외부 자극 등 특정 조건에서 단백질의 세포 내 위치정보와 기능을 예측할 수 있는 방법은 존재하지 않았다.

그러나 이번 연구팀은 대량의 유전체 빅데이터를 BT 및 IT 융합기법인 네트워크 바이올로지 기법을 이용하여 풀어내고, 특정 조건에서 단백질이 어느 위치에서 어떤 기능을 수행할지 컴퓨터를 통해 자동적으로 예측할 수 있게 했다. 이때 기본 아이디어는 특정 단백질이 어떤 단백질과 상호작용을 하는지, 즉 '친구'정보를 이용하여 예측을 하는데, 특정 조건마다 '친구'가 달라진다는 점을 이용하여 특정 조건별 단백질의 위치 및 기능정보를 예측한다.
이번 연구결과는 미국 국립과학원회보(PNAS) 온라인판에 최근 게재됐다. 또한 세계적 과학저널인 셀(Cell,IF 33.1점)에 2002년, 게놈리서치(Genome Research, IF 14.4점)에 2003년 게재된 바있다.
[이병문 의료전문 기자]