AI, 극한 미생물의 단백질 변화와 고압 환경 생존 비밀 밝히다

Seoul과학자들은 구글의 인공지능 도구인 AlphaFold를 활용하여 고온성 미생물인 Thermus thermophilus의 단백질이 마리아나 해구와 같은 극한의 압력에서 어떻게 생존하는지를 연구했습니다. 이 연구는 PRX Life 저널에 게재되었으며, 고압 환경에서 생명이 어떻게 진화할 수 있는지를 이해하는 데 도움을 줍니다. 또한, 지구 및 다른 행성에서의 생명 연구에도 중요한 영향을 미칩니다.

극한 고온에서도 견디는 것으로 알려진 T. thermophilus는 심해와 유사한 높은 압력 조건에서 실험되었습니다. 연구 결과, 그 단백질 중 60%는 구조가 유연하고 원자 사이의 공간이 넓어 압축되더라도 형태를 유지할 수 있어 이 높은 압력을 견딜 수 있음이 밝혀졌습니다. 반면, 40%의 단백질은 형태가 변하여 같은 조건을 견디지 못했습니다.

실험의 주요 내용은 다음과 같습니다. 2,500개 이상의 단백질 중 60%가 높은 압력에서도 구조를 유지했습니다. AI 도구인 AlphaFold가 단백질 구조를 예측하여 연구를 가속화했습니다. 여분의 원자 공간을 가진 단백질이 압축에 더 강한 것으로 나타났습니다.

수석 연구원인 스티븐 프리드는 이번 결과가 생명체의 기본 요소들이 스트레스를 처리하는 방식을 보여준다고 강조했습니다. 이번 연구는 인공지능이 이러한 과학적 발견에서 중요한 역할을 했음을 지적하며, 과거의 방법으로는 스트레스 저항에 관여하는 생물체 내 모든 단백질을 식별하는 데 여러 해가 걸렸을 것이라고 명확히 밝혔습니다.

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극한 환경에서 단백질이 어떻게 접히는지를 이해하는 것은 산업 및 의학 분야에서 오래 지속되는 단백질을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 높은 압력에서도 안정적인 효소는 의약품 제조 방식을 혁신할 수 있습니다. 이러한 지식은 또한 다른 행성의 고압 환경, 예를 들어 심해와 같은 곳에서의 생명 가능성에 관한 연구를 안내할 수 있습니다.

이 연구는 지구의 미지의 장소들, 즉 독특한 생명체들이 서식하는 곳에 대한 추가 연구로 이어질 수 있습니다. 이러한 생명체들은 대부분의 다른 생명체들을 죽게 할 조건에서도 생존하며, 생명이 어떻게 적응하고 강인하게 살아남는지를 우리에게 가르쳐줄 수 있습니다.

미래의 연구는 아마도 깊은 바다의 높은 압력 속에서 살아가는 다양한 생명체를 살펴볼 것입니다. 과학자들은 또한 바다보다 더 높은 압력 조건에서 단백질이 어떻게 작용하는지 연구할 수도 있습니다. 이러한 연구는 새로운 약물과 치료법을 발견하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

이 연구는 AI와 과학이 결합하여 생명의 기본 단위가 극한 상황에서 살아남는 방식을 이해하는 데 어떻게 기여하는지를 보여줍니다.