[자연과학대학 홈페이지 주소 변경] science.snu.ac.kr

개인일반 신청(인당 30,000원, 500명 선착순): 2019. 12. 9.(월) 10:00 ~ 500명 선착순

닫 기
제목 [인터뷰] CASP에서 만난 인공지능과 남북한의 구조생물학
작성자 관리자 등록일 2019.03.25 조회수 1805

“CASP에서 만난 인공지능과 남북한의 구조생물학”

 

 

INTERVIEWEE 석차옥 교수(화학부)

INTERVIEWER 자:몽 2기 장유진 기자(지구환경과학부), 우승연 기자(화학부)

 

 

 

올해 열세 번째로 열린 CASP(세계 단백질 구조 예측 대회, The Critical Assessment of protein Structure)에서 석차옥 교수님이 이끄는 화학부의 계산생물학 실험실이 좋은 성과를 이루어냈다.

 

 

94년부터 2년 간격으로 열린 CASP는 이론적으로 단백질의 3차원 구조를 예측하는 방법을 테스트하는 국제대회로 올해에는 석차옥 교수님 연구팀의 활약뿐만 아니라 인공지능인 알파폴드의 등장, 북한 팀의 수상 등 다양한 이슈를 불러왔다. CASP는 X선 결정법 등 실험을 통해 결과가 곧 규명될 단백질의 아미노산 서열을 5월부터 하루 두세 개씩 출제하고, 주어진 기간 내에 예측한 구조를 CASP 조직위원회에 제출하여 이후 밝혀진 실제 구조와 비교해 평가하는 방식으로 이루어진다. 자동으로 컴퓨터를 돌려 구조를 예측하는 서버 부문과 사람이 직접 서버와 기타 자료들을 참고하여 구조를 예측하는 휴먼 부문으로 나뉘며, 석차옥 교수님 연구팀이 수상한 복합체 구조예측 부문과 구조 정밀화 부문, 북한 팀이 수상한 구조평가 부문 등으로 나뉘기도 한다.

 

10년 넘게 이 분야의 연구를 계속해온 저력으로 석차옥 교수님은 구조평가 부문의 심사위원이자 CASP 자문위원으로 CASP에 참여했고, 백민경, 원종훈 연구원은 복합체 구조예측 휴먼 부문과 구조 정밀화 서버 부문에 참가, 각각 2위와 1위라는 성적을 거두었다.

 

 

백민경 연구원이 참가한 복합체 구조예측 부문은 두 개 이상의 단백질이 결합된 구조를 예측하는 분야로, 실제 생명체 내에서는 단위 단백질들이 결합과 분리를 반복하며 생명활동을 하기에 생체 내 단백질 기능 연구에 중요한 역할을 한다. 아직 연구가 충분히 이루어지지 않아 서버 부문이 휴먼 부문에 비해 많이 뒤떨어져 있으며, 석차옥 교수님 연구실에서도 서버 부문에서 좋은 성과가 있었음에도 아직 절대적인 성과가 좋지 않아 강조하지 않았다고 밝혔다.

 

구조 정밀화 부문에서는 원종훈 연구원이 좋은 성적을 거두었다. 서버로 예측한 단백질 구조를 시작으로 화학적 원리를 이용하여 세부적인 부분을 예측해 정확도를 높이는 분야로 새로운 단백질이나 신약의 개발에 큰 역할이 기대되기에 석차옥 교수님의 연구실에서도 10년 넘게 주력 연구 분야로 삼고 있다.

 

이번 CASP의 가장 큰 화제는 인공지능 알파폴드의 등장이었다. 알파고에 이어 구글 딥마인드가 새롭게 내놓은 알파폴드는 아미노산 서열 데이터에서 구조 정보를 훌륭히 얻어내 단백질 3차원 구조 예측 휴먼 부문에서 당당히 1위를 차지하였다. 알파폴드처럼 아미노산 서열이 단백질 구조를 잘 유지하는 방향으로 변이한다는 사실을 이용한 연구는 90년대부터 시작되었고, 2년 전에는 실제 단백질 구조 예측에 성공하기도 했다. 하지만 알파폴드는 통계적 방법을 이용한 이전 연구와 다르게 인공지능을 이용해 정보를 끌어냈다는 점에서 가장 큰 차이를 보였다.

 

다른 연구팀들이 미비했던 부분에서 좋은 결과를 얻어낸 것이 크게 작용하여 알파폴드는 인공지능을 이용한 예측을 한 지 약 2년 만에 처음으로 1위를 거머쥐었다. 현장에서도 조직위원회가 인공지능과 관련된 특별 세션을 두 개나 신설하고 알파폴드의 연구 포스터 앞에도 많은 사람들이 모이는 등 큰 반향이 일었다. 석차옥 교수는 “새로운 연구 방법을 빠르게 차용하는 CASP의 특성상 다음 대회에는 더 많은 팀이 인공지능을 이용할 것으로 보인다.”고 전망하였다.

 

이외에도 올해에는 북한 팀의 높은 성적이 눈길을 끌었다. 예측된 단백질 구조를 구성하는 아미노산 구조 하나하나의 정확도를 평가하는 부분 구조평가 부문에서 북한 팀은 1위를 차지했다. 마침 석차옥 교수님이 심사를 맡은 분야였기에 10월에 스위스에서 교수님이 참가 번호로 결과를 발표하자 CASP 조직위원회에서 1위 팀을 두고 “이 팀은 너희의 이웃이다. 그렇지만 만날 수 없다.”고 말하는 해프닝도 있었다. 석차옥 교수님은 북한 팀을 두고 “비교적 표준적이고 간단한 방법을 사용하였지만 필요한 중요 요소를 잘 활용하였다.”고 평하였다.

 

 

비록 일정상의 이유로 북한이 학회에 참가하지 못해 남북한 구조생물학 연구팀의 만남은 불발되었다. 하지만 북한 팀이 다음에는 CASP에 참가하여 조직위원회나 다른 연구팀과의 협력에 대해 긍정적인 답을 보내왔으므로 이후 남북한 연구자들이 과학에 대해 이야기를 나누는 모습을 볼 수 있지 않을까 기대가 되고 있다.

 

주로 생물정보학과 컴퓨터과학을 기반으로 하는 CASP이지만, 에너지를 최적화하는 비공유결합 등 화학 원리에 기초한 구조 정밀화 부문 등에서 석차옥 교수님 연구실은 꾸준히 두각을 드러내었다. 석차옥 교수님은 이번 대회에서 순위권에 든 두 분야 외에도 연구실에서는 전자 구조 예측 등도 하고 있으며, 현재는 화학적 원리에 기반한 연구를 주로 진행하고 있지만 향후 경쟁력있는 연구를 위해 북한 팀이 참가한 구조 평가 부문과 3차원 구조 예측에 필요한 정보를 알아내는 연구 등 정보에 기반한 연구도 함께 진행할 것이라고 밝혔다. 미주와 유럽이 강세를 보이는 CASP에서 세계적인 인정을 받는 수준으로 발전한 몇 안 되는 연구팀이기에 앞으로의 행보에도 기대가 모아진다.

TOP▲